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Elektrischer Umkehrantrieb Für manche Antriebsaufgaben bei Arbeitsmaschinen
mit rhythmisch hin- und hergehendem Arbeitsspiel, bei dem die Antriebsgeschwindigkeit
in der einen Bewegungsrichtung verschieden ist von der in der anderen Bewegungsrichtung,
werden in weiten Grenzen einstellbare Geschwindigkeiten für Vor- und Rücklauf verlangt.
Beim Vorlauf soll die Einstellung der Geschwindigkeit häufig bei über den. Einstellbereich
konstant bleibender Leistung erfolgen, während für den Rücklauf (Leerhub) eine wesentlich
kleinere Leistung in Frage kommt. Außerdem soll die Umsteuerzeit von Vorwärts- auf
Rückwärtsbewegung möglichst klein sein, ohwohl im allgemeinen erhebliche Massen
abzubremsen und zu beschleunigen- sind. Diese Aufgaben lassen sich zwar mit Leonardsätzen
erfüllen, bei denen die Drehzahleinstellung durch Spannungsregelung im Leonardkreis
erfolgt. Solche Antriebe sind aber verhältnismäßig kostspielig, weil ihr Drehmoment
über den ganzen Regelbereich konstant ist, das verlangte Moment aber auch bei der
unteren Drehzahl abgegeben werden muß. Diese Leonardsätze müssen daher hinsichtlich
ihrer Leistung größer ausgelegt werden, als es bei der höchsten vorkommenden Drehzahl
an sich notwendig wäre.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, Umkehrantriebe als Vorgelegeantriehe
unter Verwendung elektromagnetischer Kupplungen zu bauen und dabei einen Drehstrommotor
mit konstanter Drehzahl
und Richtung zu verwenden. Dadurch kann
man zwar billige Antriebe erhalten, jedoch bereitet die Richtungsumkehr der Arbeitsmaschine,
beispielsweise die Umsteuerung des Tisches einer Hobelmaschine, insofern Schwierigkeiten,
als die gesamte kinetische Energie beim Umsteuern in den Magnetkupplungen in Reibungswärme
umgesetzt werden muß, was zu häufigen Betriebsstörungen führt.
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Erfindungsgemäß wird der Antrieb sa ausgebildet, daß zur Umkehr der
Arbeitsrichtung der Antriebsmotor umsteuerbar ist. Zur Geschwindigg kentseinstellung
dient ein über Elektroma,-n.etkupplungen schaltbares Getriebe. Außerdem ist eine
Schalteinrichtung zur nahezu schlupffreien Schaltung der Kupplungen bei der Umsteuerung
vorgesehen. Hierbei läßt sich vorzugsweise ein Leonards.atz an sich bekannter Art
verwenden, der jedoch wegen des schaltbaren Getriebes für eine wesentlich kleinere
Leistung als ohne dieses Getriebe ausgelegt werden kann. Es sind aber grundsätzlich
statt eines Leonardantriebes auch andere in ihrer Drehrichtung umkehrbare Motoren
verwendbar.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestelltenAusführungsbeispiels
eines Umkehrantriebes nach der Erfindung für eine Hobelmaschine erläutert.
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Fig. i zeigt das Schaltbild. i ist ein Leonardmotor, auf dessen Welle
drei Stirnräder 2, 3, 4 sitzen. Das Stirnrad z arbeitet auf das Stirnrad 5, das
Rad 3 auf das Rad 6. Der Räderblock 3, ¢ ist wahlweise nach links verschiebbar,
so daß das Rad 3 ausgerückt und das Zahnrad q. mit dem Zahnrad 7 in Eingriff gebracht
werden kann. Mit dem Zahnrad 5 ist die Elektromagnetkupplung 8, mit den Zahnrädern
6 und 7 die Magnetkupplung g verbunden. Beide Kupplungen haben hier eine gemeinsame
Ankerscheibe fo, die mit der austreibenden Welle 12, der Arbeitsmaschine starr verbunden
ist.
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Der Leonardmotor i wird von einem Generator 13 gespeist, dessen Feld
1q. durch die Kontakte U5 und U6 der nicht im einzelnen dargestellten. Umschaltschütze
umgeschaltet werden kann.
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Auf der Welle des Motors i ist ein Bremswächter 15 angeordnet, der
eine kleine Induktions-Pendelmaschine mit einem drehbar gelagerten Dauermagneten
als Ständer darstellt. Mit dem Ständer fest verbunden ist der Nocken 21. Solange
der Motor stillsteht, sind beide Kontakte 16 und 17 geschlossen. Bei laufendem Motor
wird durch die Drehung des Bremswächterläufers im Ständer ein Drehmoment erzeugt,
das mit zunehmender Drehzahl wächst. Hat das Drehrnoment genügend Größe erreicht,
schwingt der Ständer aus und. betätigt über den Nocken 21 je nach der Drehrichtung
des Motors einen der Kontakthebel 22 oder 23 und legt sie auf die Leerkontakte 18
bzw. i9. Dadurch wird der Stromkreis der Magnetkupplung 8 bzw. g unterbrochen und
derjenige der jeweils anderen Kupplung wieder geschlossen.
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Für den Vorlauf sind die Schützkonfiakte U5 eingeschaltet. Der Motor
läuft also entsprechend mit der der Einstellung des Reglers 2o entsprechenden Drehzahl.
Dabei ist der Kontakt 16 unterbrochen, die Kupplung g ist dagegen eingeschaltet.
Die Arbeitswelle z2 dreht sich mit der durch das Ritzelpaar 3, 6 gegebenen Geschwindigkeit.
Diese kann wahlweise vor Beginn der Arbeit stufenweise eingestellt werden, wenn
man statt des Ritzelpaares 3, 6 das Ritzelpaar q., 7 zum Eingriff bringt.
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Beim Erreichen der Endlage des Arbeitshubes werden in an sich bekannter
Weise die Schützkontakte U5 aus- und die Schützkontakte U6 eingeschaltet. Die Erregung
des Generators 13 wird dadurch umgepolt und dadurch der Motor i zunächst
abgebremst. Sobald dabei der Motor in die Nähe des Stillstandes kommt, wird über
den Bremswächter 15 der Nocken 2i in die Mittelstellung gebracht, wobei er durch
eine Feder am Ausschwingen nach der anderen Seite gehindert wird. Dadurch wird zur
Magnetkupplung g auch die Magnetkupplung 8 eingeschaltet. Die gleichzeitige Einschaltung
beider Kupplungen ergibt eine wirksame Bremsung an der Welle 12. Läuft jetzt der
Motor i in der umgekehrten Richtung an, so legt der Nocken 2,1 den Schalthebel 23
auf Kontakt i9, so daß nur die Kupplung 8 eingeschaltet bleibt. Beim Rückwärtsgang
bewegt sich also die Welle 12 der Arbeitsmaschine mit einer Geschwindigkeit, die
durch das Ritzelpaar 2 und 5 und nicht mehr durch das Ritzelpaar 3 und 6 bzw. ¢
und 7 gegeben ist. In entsprechender Weise erfolgt am Ende des neuen Arbeitshubes
wieder die Umschaltung in die andere Drehrichtung durch Öffnen der Kontakte U6 und
Schließen der Kontakte U5. Es wird dann etwa im Augenblick des Motorstillstandes
wieder das Kupplungspaar 8, g zur Bremsung eingeschaltet und nach Anlauf des Motors
in der neuen Drehrichtung die Kupplung g wieder eingeschaltet.
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Bei einem solchen Umkehrantrieb entsteht in den Magnetkupplungen nur
wenig Wärme, und die Umschaltung ist genauso stoßfrei wie bei den bisherigen kostspieligen
Leonardantrieben, bei denen der gesamte Regelbereich durch elektrische Regelung
der Maschinen beherrscht wurde und der Motor für das bei der untersten Drehzahl
benötigte Moment ausgelegt sein mußte. Beim Gegenstand der Erfindung genügt es,
den Antriebsmotor für das der höchsten Drehzahl entsprechende Drehmoment zu bemessen.
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Grundsätzlich braucht als Antriebsmotor beim Gegenstand der Erfindung
nicht unbedingt ein Leonardsatz verwendet zu werden. Es sind alle umkehrbaren Motoren
verwendbar. Besonders vorteilhaft ist es, für die Elektromagnetkupplungen nicht
solche der üblichen Bauart mit großem Luftspalt, sondern Kupplungen mit ferromagnetischen
Lamellen oder auch Lamellenkupplungen mit »magnetischem Öl« als Zwischenmittel zu
verwenden.
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Ferner ist es nicht unbedingt erforderlich, für die selbsttätige Umschaltung
der Magnetkupplungen beim Stillstand bzw. in der Nähe des Stillstandes des Motors
einen Bremswächter zu verwenden. Es genügt vielmehr irgendeine geschwindigkeits-
und (oder) richtungsabhängige Steuereinrichtung,
also z. B. ein
Schleppschalter, ein Fliehkraftschalter, ein sogenannter Schrittwächter od. dgl.
Auch kann man statt dessen eine Schalteinrichtung verwenden, die von der Spannung
des Leonardgenerators gesteuert wird und die Umschaltung ungefähr dann vornimmt,
wenn diese Spannung durch Null geht.
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Das Kurvenbild nach Fig.2 zeigt den Verlauf der Geschwindigkeit v
der Arbeitsmaschine, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels des Tisches
der Hobelmaschine, in Abhängigkeit von dem Einschaltzustand der Schützkontakte U5
und UB bzw. in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufes der Bewegungen »Vorwärts« und
»Rückwärts«.
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In Fig. 3 ist die Größe des Moments M bei dem jeweilig einstellbaren
Regelbereich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v aufgetragen. Es sind drei
Regelbereiche angegeben.