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Einrichtung und Schaltung zum Vorschub und Rückzug von Sägen, insbesondere
Heißeisensägen Zum Unterteilen von Eisen und Nichteisenmetallen, insbesondere jedoch
von heißem Walzgut, werden rotierende Sägenblätter verwendet, die von schnellaufenden.
Dreh.strommotoren mit Leistungen bis zu 250 PS angetrieben werden. Derartige
Sägen größerer Leistung werden meist als Schlittensägen ausgeführt, wobei der Vorschub
und Rückzug des Sägenschlittens pneumatisch, hydraulisch oder durch elektromotorischen
Antrieb erfolgt.
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Für die Verschiebung :des Sägenschl.itte:ns durch elektromotorischen
Antrieb sind Ausführungen bekanntgeworden, bei denen ein oder zwei Verschiebemotoren
den Sägenschlitten über ein Schneckengetriebe oder Stirnradvorgelege und Zahnstange
starr antreiben. Beim Doppelantrieb werden meist Drehstrommotoren verwendet, wobei
die synchrone Drehzahl des Rückzugmotors ein Vielfaches derjenigen des Vorschubmotors
beträgt. Wird nun ein Motor für das Verschieben vorgesehen, so ist dies meist ein
regelbarer Gleichstrommotor oder ein polumschaltbarer Drehstrommotor. Die Regelung
der Drehzahl des Vorschubmotors erfolgt bei Verwendung von Gleichstrommotoren als
Vorschubantrieb in Abhängigkeit vom Belastungsstrom des Sägenmotors beispielsweise
durch Feld- oder Ankerspannungsregelung.
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Bei plötzlich auf tretenden. Lmtspi.tzen am. Sägenmotor geht die Vorschubgeschwindigkeit
nicht schnell genug zurück, weil die aufgespeicherte Rotationsenergie des Vorschubmotors
den Sägenschlitten noch weiter vorwärts .in das. zu schneidende Material hineintreibt.
Sägenblatt, Sägenmotor und
Bedienungsmann werden dadurch, abgesehen
von dem unerwünscht hohen Sägenblattverschleiß, stark gefährdet.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man als Vorschubmotor einen Drehstrommotor
mit Kurzschlußläufer und besonders kleinem Schwungmoment verwendet und dessen Vorschubmoment
mittels Spannungsänderung über einen Transformator in Abhängigkeit vom Sägenmotorstrom
beeinflußt. Auch dieser Anordnung haftet jedoch noch der Nachteil an, daß das Schwungmoment
des Motors oder der Verschiebemotoren noch etwa das Zehnfache :des Sägenschlittens
beträgt, so. daß die vorerwähnten Übelstände nicht beseitigt werden können.
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Ausgehend von bekanntgewordenen, mit konstantcr Geschwindigkeit durchlaufenden
elektromotorischen Antrieben, die mit dem angetriebenen Maschinenteil über eine
elektrisch steuerbare Schlupfkupplung verbunden sind, deren Erregung bzw. deren
Schlupf in Abhängigkeit von der Belastung oder in Abhängigkeit von der Vorschubleistung
gesteuert wird, schlägt die Erfindung vor, bei der Verwendung eines oder je eines
Antriebsmotors für die Vor-b,zw. Rückbewegung des Sägenschlittens und elektrisch
steuerbaren Kupplungen während des Vorschubs auch die Rückzugkupplung zu erregen,
so daß mit steigendem Sägenmotorstrom ein dem Vorschub entgegengerichtetes Bremsmoment
entsteht, wobei Erregung und Drehmoment der Vorschubkupplung gegenüber Erregung
und Drehmoment der Rückzugkupplung zu bemessen sind, daß bei Überlastung des Sägenmotors
eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Sägenschlittens eintritt, wenn die Überlastung
des Sägenmotors mit dem Eintritt des Stillstandes des Schlittens nicht aufhört.
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Durch diesen Vorschlag werden die aufgezeigten Übelstände auf einfache
Weise unter Vermeidung der Nachteile der zu deren Beseitigung bekanntgewordenen
Einrichtungen verhindert.
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An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung erläutert.
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Fig. i zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Verschiebeeinrichtung
mit Doppelmotorenantrieb. Dabei sei als Vorschubmotor i beispielsweise ein Drehstrommotor
mit einer synchronen !I Drehzahl von 375 UpM und als Rückzugmotor 2 ein solcher
von iooo UpM verwendet. Die beiden Motoren arbeiten über Magnetkupplungen 3 und
.4 auf ein Schneckenradgetriebe 5. Auf der Welle des Schneckenrades sitzt ein Zahnrad
6, das seinerseits in eine Zahnstange 7 eingreift, die am Sägenschlitten 8 befestigt
ist, auf dem sich der Sägenmotor 9 befindet.
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Die Verschiebemotoren i und 2 sind Drehstrommotoren mit Kurzschlußläufer
für Durchlaufbetrieb. Diese können als solche bei demselben Kippmoment mit einer
wesentlich kleineren Typenleistung gewählt werden als die für diese Antriebe bisher
verwendeten starr gekuppelten Motoren für Reversierbetrieb. Die Beschleunigungs-
und Verzögerungsarbeit für die Schwungmassen der Motoren selbst und die im Reversierbetrieb
entstehenden hohen elektrischen Verluste entfallen, wobei die thermische Belastung
der Motoren wesentlich geringer wird.
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Als Antriebsmotoren i und 2 können auch zwei gleiche Motoren, z. B.
mit einer synchronen Drehzahl von iooo UpM, verwendet werden. In diesem Fall ist
zwischen Vorschubmotor und Schneckentrieb eine zusätzliche Übersetzungsstufe eingeschaltet,
um auf die entsprechend kleinere Vorschubgeschwindigkeit zu kommen.
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Eine andere Ausführungsform, bei der nur ein durchlaufender Antriebsmotor
verwendet wird, ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Der Antriebsmotor io ist
zweckmäßig wieder ein Drehstrommotor mit Kurzschlußläufer und einer synchronen Drehzahl
von z. B. i5oo Up12, der über ein Wendegetriebe i i mit zwischengeschalteten Elektroinagnetkupplungen,
Wirbelstrotnkupplungen oder Magnetpulverkupplungen 13, 14 auf das Schneckengetrieb12
zur Schlittenverschiebung arbeitet.
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In Fig. 3 ist eine Prinzipschaltung dargestellt zur Beeinflussung
des Vorschubmotors und der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der jeweiligen
Belastung des Sägenmotors. Der Sägenmotor 15 sei ein Drehstrommotor mit Kurzschlußläufer.
In eine Phase zwischen Netz und Sägen-?notor ist ein Wandler oder Meßwiderstand
16 eingeschaltet, dessen Spannung nach Gleichrichtung durch Gleichrichter 17 an
die Gleichstromsteuerwicklung 18 eines magnetischen Verstärkers i9 geführt wird.
Der magnetische Verstärker i9 besitzt außerdem eine Gleichstromwicklung 2o, die
mit einer konstanten Gleichspannung gespeist wird und die so eingeschaltet ist,
daß ihre Erregung der der Wicklung 18 entgegenwirkt. Der magnetische Verstärker
i9 mit nachfolgender Gleichrichtung speist die Erregerwicklung 21 der Vorschubkupplung.
Die Gleichstromwicklungen 18 und 2o werden so gespeist und bemessen, daß bei Leerlauf
des Sägenmotor-s die Vo,rschubkupplung die volle Nennspannung erhält. Steigt der
Sägenmotorstrom, -so bekommt die Wicklung 18 eine höhere Spannung und schwächt die
resultierende Gleichstromerregung des magnetischen Verstärkers i9 mit dem Erfolg,
daß die Spannung an der Kupplung 21 in demselben V erhältnis zurückg eht und damit
proportional das Vorschubmoment. Die Höhe des gewünschten Vorschubmomentes und der
Beeinflussungsgrad durch den Sägenmotorstrom können an den Regulierwiderständen
22 und 23 eingestellt werden. Erfindungsgemäß kann die Einstellung so gewählt werden,
daß mit Erreichen des zulässigen Höchststromes am Sägenmotör die Erregung der Kupplung
und damit das Vorschubmoment Null werden.
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Tritt durch unvorsichtiges Ansteuern eine für das Sägenblatt gefährliche
Stromaufnahme auf, so genügt unter Umständen das entsprechende Abfallen oder Verschwinden
des Vorschubmomentes nicht, um die Geschwindigkeit des Sägenschlittens schnell genug
herabzudrücken. Erfindungsgemäß kann deshalb hierfür die Rückzugkupplung zur Abbremsung
der Vorschubbewegung herangezogen
werden und bei Überlastung .des
Sägenmotors selbst eine Umkehr der Bewegungseinrichtung erreicht werden. Fig. .I
zeigt hierfür das Prinzipschaltbild für ein Ausführungsbeispiel. Die Speisung der
Vorschubkupplung 2.4 und der RückzugkUpplUng 25 erfolgt über je einen magnetischen
Verstärker 26 und 27 mit nachfolgender Gleichrichtung. Die Verstärker liegen an
einem gemeinsamen Netztransformator 28. Jeder magnetische Verstärker 26 und 27 besitzt
je eine Gleichstrom-und Erregerwicklung 26" und 27Q, die von einer konstanten Gleichspannungswelle
über die Einstellwiderstände 29 und 30 gespeist werden. Weiter hat jeder
magnetische Verstärker 26 und 27 je eine Steuerwicklung 26b und 27b, die, wie bei
der Schaltung nach Fig. 3 beschrieben, mit einer Gleichspannung gespeist werden,
die dem Sägenmoto.rstrom verhältnisgleich ist. Die Gleichstro1m.wiclLlung 26" und
26b des Verstärkers 26 und die Gleichstro,tnwicklung 27« und 27b des Verstärkers
27 und deren Erregung sind so geschaltet und bemessen, daß der Erregerstrom der
Vorschubkupplung 2d. vom Nennwert auf einen einstellbaren Wert sinkt und der Erregerstrom
der Rücklaufkupplung 25 von Null auf einen einstellbaren Wert steigt, wenn die Stromaufnahme
des Sägenmotors vom Leerlaufwert auf den zulässigen Höchstwert anwächst, der z.
B. der Stillstandsstrom sei. Mit dieser Schaltung folgen das Vorschubmoment und
die Vorschubgeschwindigkeit praktisch trägheitslos dem Sägenmotorstrom. Bei plötzlich
auftretendem Belastungsanstieg beim Sägenmotor überwiegt das hemmende Moment der
Rücklaufkupplung das vorwärts treibende der Vorschubkupplung, wodurch der Sägenschlitten
in kürzester Zeit zum Stillstand kommt. Wenn hiermit noch keine wesentliche Entlastung
des Sägenmotors eintritt, das Rücklaufmoment der Rücklaufkupplung als noch wirksam
bleibt, kommt es in der Folge zu einem Rückwärtslauf deis Sägenschlitten.s, der
so lange, andauert, bis die Überlastung des Sägenmotors aufhört. Der Rückzug des
Sägenblattes bewirkt, daß sich die Späne leichter wieder loslösen, die sich bei
zu heftigem Vorschub zwischen den Sägenzähnen festgesetzt haben und eine Überlastung
des Sägentnotors auch nach eingeschaltetem Vorschub verursachen würden. Mit dem
Loslösen der Späne und der damit eintretenden Entlastung des Sägenmotors tritt der
Vorschub selbsttätig wieder in Wirkung. Lösen sich die Späne beim Stillstand oder
vor Erreichen desselben, so kommt es gar nicht zum Rückwärtszug bzw. zum Stillstand
des Sägenschlittens.
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Im übrigen ist die Schaltung bei derartigen Sägen meist so vorgesehen,
daß der Vorschub von Hand oder selbsttätig eingeleitet wird und nach der Beendigung
des Vorschubes selbsttätig durch einen Endschalter oder ein Kopierwerk auf Rückzug
umschaltet. Bei der außerordentlich kleinen Schwungmasse des vorgeschlagenen Antriebes
wird sich meist eine Abbremsung der Rückzugbewegung eiübrigen und der Sägenschlitten
nach Abschaltung der Rückzugkupplung auf genügend kurzem Wege zum Stillstand kommen.
Es kann aber erfindungsgemäß zum schnellen Abbremsen des Rückzuges das kurzzeitige
Zuschalten der Vorschubkupplung benutzt werden.
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In der vorhergehenden Beschreibung wurden zur Steuerung und Erregung
der Kupplungen magnetische Verstärker genannt. Erfindungsgemäß soll sich der Schutzanspruch
aber auch auf solche Schaltungen erstrecken, bei denen an Stelle der magnetischen
Verstärker mit nachfolgender Gleichrichtung gittergesteuerte Gleichrichter zur Speisung
der Kupplung verwendet werden. Hierbei beeinflußt die Gitterspannung in Abhängigkeit
von der Sägenmotorstromstärke oder Phase den Erregerstrom der Kupplungen. Weiter
können erfindungsgemäß die Schaltvorgänge zur Einleitung und Beendigung von Vorschub
und Rückzug in die Gleichstromgrunderregerkreise der magnetischen Verstärker bzw.
die Gittervorspannungskreise der gittergesteuerten Gleichrichter verlegt werden,
wenn man auf kleinste Schaltleistungen Wert legt.
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Als besonderer Vorteil der vorgeschlagenen Schaltung gegenüber den
bekannten ist zu werten, daß infolge der außerordentlich kleinen Erregerleistungen
für die Kupplungen in der Größenordnung von 5o Watt der Aufwand an Steuer- und Schaltgeräten
sehr gering ist. Insbesondere die Schaltung mit magnetischen Verstärkern und nachfolgender
Gleichrichtung unter zweckmäßiger Verwendung von Trockengleichrichtern, stellt eine
Anordnung ohne jeden praktischen Verschleiß unter Verwendung ausschließlich ruhender
Teile dar, die an Betriebssicherheit kaum übertroffen werden kann.
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Werden bei kleineren Sägen zum Verschieben des Schlittens nur kleine
Vorschubmomente benötigt und dementsprechend kleine Kupplungen mit geringen Erregerleistungen,
so genügt auch die vereinfachte Schaltung, wie sie im Prinzip in Fig. 5 dargestellt
ist. Der Sägenmotor 31 sei wieder ein Drehstrommotor mit Kurzschlußläufer.
In einer Phase zwischen dem Netz und dem Sägenmotor sei ein Wandler oder Ohmscher
Widerstand eingeschaltet, dessen Spannung nach Gleichrichtung durch Gleichrichter
33 an die Klemmen der Vorschubkupplung 34 gelegt ist. Gleichzeitig wird der Kupplung
34 über den Schiebewiderstand 35 eine einstellbare, feste Gleichspannung aufgedrückt,
die der vom Gleichrichter 33 entgegengesetzt ist. Die beiden Spannungen sind durch
entsprechende Einstellung der Widerstände 35, 36 und 39 so gegeneinander abgeglichen,
daß die Vorschubkupplung bei Lele;r,lauf des Säge@nmotors ihr vol-leis Nennmoment
entwickelt, das mit Ansteigen des Sägenmotorstromes auf den zulässigen Höchstwert
bis auf Null absinkt und damit Vorschubmoment und Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit
vom Sägenmotorstrom begrenzt werden.
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Die vorgenannte Schaltung läßt sich auch erweitern zur zusätzlichen
Abbremsung des Sägenvorschubes durch Erregung der Rückzugkupplung in Abhängigkeit
vom Sägenmotorstrom. Hierzu wird erfindungsgemäß die Gleichspannung vom
Gleichrichter
33 an die Klemmen der Rückzugkupplung 37 geführt, wobei der Kupplung 37 gleichzeitig
eine über den Schiebewiderstand 3e einstellbare, feste Gleichspannung aufgedrückt
wird, die der Spannung am Gleichrichter 33 entgegengesetzt gerichtet ist. Durch
entsprechende Abgleichung der Widerstände 36, 38 und 40 wird die Rückzugkupplung
so in Abhängigkeit vom Sägenmotorstrom erregt, daß ihr Moment bei Leerlauf des Sägenmotors
Null beträgt und mit ansteigendem Sägenmotorstrom auf einen einstellbaren Wert anwächst,
derart, daß mit ansteigendem Sägenmotorstrom eine Bremswirkung auf die Vorschubbewegung
ausgeübt wird, die beim Überschreiten des zulässigen Sägenmotorstromes bis zum zeitweiligen
Rückzug des Sägenschnittes führen kann.
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Es wird noch darauf hingewiesen, daß die aufgeführten Schaltungen
nur in schematischer Weise und vereinfachter Darstellung das Ausführungsbeispiel
einer Schaltung im Prinzip erläutern sollen. In der praktischen Ausführung kann
es z. B. zweckmäßig sein, aus Gründen der Kompensation von Netzspannungsschwankungen
die magnetischen Verstärker oder gittergesteuerten Gleichrichter in Brücken- oder
Gegentaktschaltung anzuordnen oder andere schaltungstechnische Verbesserungen vorzusehen.