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Elektrische Steueranordnung für den elektromotorischen Antrieb von
Arbeitsmaschinen Eine wichtige Aufgabe der elektrischen Steuerungstechnik ist die
Entwicklung von Schaltungen für die Abgabe einer Mehrzahl von in ihrer Reihenfolge
wählbarer, einander ablösender Steuerbefehle. Aus dem großen Gebiet dieser Steuerungen
sei beispielsweise eine Getriebesteuerung von Werkzeugtnaschinen angeführt. Wenn
es sich darum handelt, Getriebe über elektromagnetische Doppelkupplungen zu schalten,
also über Kupplungen, bei denen zwei Ankerscheiben oder zwei Sätze Kupplungslamellen
vorhanden sind, so muß es bei vier Getriebekombinationen (Fig. z) möglich sein,
Rad I mit Rad III, Rad I mit Rad IV, Rad II mit Rad III und Rad 1I mit Rad IV zu
verbinden. Es darf andererseits nicht die Möglichkeit bestehen, gleichzeitig Kupplungsteile
zu den Rädern I und II einzuschalten, weil dann gefährlich große Drehmomente innerhalb
des Getriebes auftreten würden. Derartige Steuerungsaufgaben hat man bisher entweder
mit ausgesprochenen Wählerschaltungen gelöst, die zum Teil denen der Fernsprechtechnik
ähneln, oder mit Relaissteuerungen mit Abhängigkeitskontakten. Wählerschaltungen
sind sehr verwickelt und sind nur dort angebracht, wo eine sehr große Auswahl zwischen
einzelnen Schalthandlungen getroffen werden muß. Man findet deshalb
häufiger
die erwähnten Relaisschaltungen mit Abhängigkeitskontakten.
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Es sind Relais mit Mehrfacherregung bekannt, wobei die einzelnen Wicklungen
unabhängig voneinander erregt werden können. Derartige Relais werden in Steuerungen
zum selbsttätigen Anlassen von elektromotorischen Antrieben verwendet. Diese werden
hierbei durch vom Motorstrom abhängige Strom- und Spannungsspulen gesteuert.
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Die Erfindung macht ebenfalls Gebrauch von Relais mit Mehrfacherregung.
Sie bezieht sich auf eine elektrische Steueranordnung für den elektromotorischen
Antrieb von Arbeitsmaschinen unter Verwendung von durch Befehlsgeber gesteuerten,
mehrfach erregten Relais mit je einem Schaltglied und einer gleich großen Anzahl
von Erregerwicklungen für jedes Relais. Mit einer derartigen Steueranordnung kann
die eingangs beschriebene Aufgabe in einfacher Weise und mit einfachen Mitteln dadurch
gelöst werden, daß jeder Befehlsgeber in einem Stromkreis liegt, der durch Hintereinanderschaltung
j e einer Erregerwicklung aller Relais gebildet ist, und daß mindestens ein Teil
der zu steuernden Stromwege aus Teilstücken aufgebaut wird, die durch Hintereinanderschaltung
von Schaltgliedern entstehen.
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Besonders einfache und übersichtliche Verhältnisse ergeben sich durch
die Verwendung von Relais, deren Anker nach Ausführung eines Steuerbefehls in der
eingenommenen Lage bleiben. Es wird jedoch an Hand eines Ausführungsbeispiels gezeigt
werden, daß auch mit anderen Relais üblicher Bauart wesentliche Vorteile erreichbar
sind.
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Es sei mit der Erläuterung der Fig. 2 begonnen, in der mit I bis IV,
entsprechend wie in Fig. i, elektromagnetische Lamellenkupplungen bezeichnet sind.
Zur Steuerung dienen die vier Relais R1 . . . R4 mit je fünf Wicklungen a
... e. Die Zusammengehörigkeit der Wicklungen mit den Relaiskontakten ist
jeweils durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Schaltbefehle werden durch
die Druckknöpfe i bis 4 und o gegeben, wobei der Druckknopf o zur Bremsung dient.
Die Wirkung der einzelnen Wicklungen auf den Relaiskontakt ist durch Pfeile angedeutet.
Im Relais R1 wirken also die Wicklungen a und c in dem Sinne, daß der Relaiskontakt
K1 nach links gelegt wird, während die Wicklungen b, d und e ein Umlegen
nach rechts hervorrufen. Entsprechendes gilt für die Kontakte K2, K3, K4
der übrigen Relais. Es sei angenommen, daß die Kupplungskombination I/III eingeschaltet
werden soll. Zu diesem Zweck wird Druckknopf i gedrückt. Im Relais R1 legt dann
die Wicklung a den Kontakt K1 nach links, im Relais R2 die Wicklung a den Kontakt
K2 ebenfalls nach links, im Relais R3 die Wicklung a den Kontakt K3 nach rechts
und im Relais R4 die Wicklung a den Kontakt K4 ebenfalls nach rechts. Es sind also
jetzt die Kupplungen I und III eingeschaltet, und zwar ist der Stromweg aus zwei
Teilstücken aufgebaut, nämlich über die Kontakte K2 und K3 bzw. K1 und K4. Wird
dagegen die Kupplungskombination II/IV eingeschaltet, was durch Niederdrücken des
Druckknopfes 4 geschieht, so liegen die Kupplungen II und IV unmittelbar über die
Kontakte K1 und K2 an Spannung.
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Die eben beschriebene Schaltung weist noch eine sehr bedeutungsvolle
Eigenschaft auf, nämlich die einer doppelten Verriegelung. Es war bereits darauf
hingewiesen, daß nur bestimmte SchaltungskGmbinationen zulässig sind, nämlich I/III,
I/IV, II/III, II/IV und zum Bremsen III/IV, wobei dann jedoch weder I noch II eingeschaltet
sein dürfen. Die Verriegelung zur Sicherung dieser Schaltungen liegt zunächst in
den Relais. Es kann aber, wie bei jeder technischen Einrichtung, doch einmal eine
Störung auftreten, so daß eine unzulässige Kombination geschaltet werden würde.
Das ist bei der beschriebenen Schaltung nicht möglich, und zwar deshalb, weil die
Kontakte K1 ... K4 als zweite Verriegelung wirken, unabhängig von den Verriegclungsbedingungen
innerhalb der Relaissteuerung. Ob Kupplungsteil I oder II eingeschaltet wird, ist
ausschließlich durch die Lage des Kontaktes K2 bestimmt, der immer nur eine der
beiden Kuppiungen I oder II einzuschalten gestattet, niemals aber zugleich beide
Kupplungen. Wenn also einmal eine Störung in der Relaissteuerung auftreten sollte,
so kann vielleicht eine betrieblich falsche Kombination zustande kommen, also etwa
I/III statt II/III, aber niemals die gefährliche Kombination I/II. Das gleiche gilt
für den Bremsvorgang, bei dem die Kombination III/IV zu schalten ist. Der Stromweg
hierfür kommt nur zustande, wenn K2 und K3 die dargestellte Lage einnehmen, denn
nur dann können die Wicklungen IIIi und IV gleichzeitig Spannung erhalten. Dann
sind aber unter allen Umständen die Wicklungen I und II ausgeschaltet. Man sieht
also, daß durch K1 ... K4 tatsächlich eine zweite Verriegelung geschaffen
ist, die von der Verriegelung innerhalb der Relaissteuerung unabhängig ist.
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Der eben beschriebene Grundaufbau kann nach verschiedenen Richtungen
hin vereinfacht werden. Fig. 3 zeigt eine Schaltung, bei der unter Wegfall der Relais
R4 mit nur drei Relais R l', R2@, R3 gearbeitet wird.
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Sowohl im Falle der Fig.2 wie auch im Falle der Fig. 3 kommt die Bremsung
des Antriebs dadurch zustande, daß der Bremsdruckknopf o niedergedrückt wird, wodurch
gleichzeitig die Kupplungen III und IV eingeschaltet werden. Diese Art der Bremsung
ist deshalb besonders bedeutungsvoll, weil sie sehr schnell wirksam wird, ohne zusätzlicher
Bremsmittel zu bedürfen.
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Während die Schaltung nach Fig.3 gegenüber der nach Fig. 2 eine Vereinfachung
durch Verringerung der Zahl der Relais ermöglichte, zeigt Fig.4 ein Beispiel einer
weiter gehenden Vereinfachung durch Mehrfachausnutzung der Relaiswicklungen. Man
erkennt, daß an Stelle von drei Relais mit je fünf Wicklungen, jetzt nur noch drei
Relais mit je zwei Wicklungen benötigt werden. Dabei ist zu bemerken, daß die mit
gleichen Zahlen bezeichneten Kontakte beim Niederdrücken eines Befehlsgebers beide
gleichzeitig geschlossen werden. Wenn also
der Druckknopf i gedrückt
wird, so werden sowohl die Kontakte i' wie i" geschlossen, und es ergibt sich dann
die Schaltung, die in Fig.3 dargestellt ist, d. h., es sind die Kupplungen. I und
III eingeschaltet. Wird jetzt beispielsweise Befehlsgeber 3 gedrückt. so werden
die Kontakte 3' und 3" geschlossen. Jetzt verläuft der Stromweg über Spulen a von
R Kontakte 3', Spule a von R211 Kontakte 3", Wicklung e von R,'. Jetzt sind
geschaltet: Kontakt K1' nach links, Kontakt K.,' nach links, Kontakt K@' nach rechts.
Das bedeutet also, daß jetzt die Kupplungskombination II/III eingeschaltet ist.
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Gemeinsam ist den beschriebenen Schaltungen erstens die Verwendung
von Relais mit Mehrfacherregung und zweitens die Verwendung von Relais, die nach
Ausführung eines Schaltbefehls ihre Lage beibehalten. Man erkennt die wesentliche
Vereinfachung gegenüber Schaltungen mit Abhängigkeitskontakten, die bei der neuen
Steuerung völlig entfallen.
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Bei dein Beispiel der Fig. 5 sind Relais üblicher Bauart verwendet,
d. h. Relais, die nur so lange ihre Lage beibehalten, wie ihre Wicklungen unter
Spannung stehen. Hier muß zusätzlich eine gewisse Verriegelung vorgesehen werden,
um Fehlschaltungen zu vermeiden. Die Verriegelung liegt jedoch nicht in der Relaissteuerung,
sondern außerhalb der eigentlichen Steuerung im Befehlsgeber. Auch das bedeutet
wieder eine grundsätzliche Vereinfachung. Der Steuerungsaufbau ist im übrigen der
gleiche, wie eben beschrieben, d. h. vier Relais mit je zwei Wicklungen und Mehrfachausnutzung.
Die: durch die Befehlsgeber jeweils geschlossenen Ruhekontakte sind durch volle
Punkte, die offenen ArbeitskGntakte durch kleine Kreise gekennzeichnet. Soll beispielsweise
die Kupplungskombination I/III eingeschaltet werden, so wird Schalter A umgelegt.
Über dem Arbeitskontakt io' wird die Wicklung b von R.3 eingeschaltet, über Arbeitskontakt
i2' die Wicklung f von R4, während über Ruhekontakt io der Stromkreis der Vficklung
a von R3 unterbrochen wird, ebenso wie über Ruhekontakt i2 der Stromkreis der Wicklung
e von R4. Das Einschalten der Wicklungen b und f legt die Kontakte K3 und K4 nach
rechts um, so daß voraussetzungsgemäß die Kupplungen I und III eingeschaltet werden.
Die. übrigen Schaltvorgänge verlaufen analog der cbenstehenden Beschreibung. Man
erkennt, worauf bereits hingewiesen wurde, daß unter Wegfall von Abhängigkeitskontakten
durch die Verwendung der mehrfach erregten Relais ganz außerordentliche Vereinfachungen
dieser sonst sehr verwickelten Schaltungen eintreten.