DEP0050493DA - Umkehrsteuerung für elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen - Google Patents

Description

Bei Reversierantrieben, wie sie beispielsweise für Gewindeschneidmaschinen, Drehbänken und andere Werkzeugmaschinen bisher verwendet wurden, bleiben während des Umsteuerns die angetriebenen umlaufenden Massen (Getriebe und Werkstück) mit dem Antriebsmotor gekuppelt. Der Antriebsmotor muss also beim Drehrichtungswechsel das Schwungmoment der gesamten Massen abbremsen und dann in der neuen Drehrichtung wieder beschleunigen. Dadurch werden an den Motor besondere Anforderungen gestellt. Es müssen im allgemeinen Spezialmotoren verwendet werden, die hinsichtlich ihrer Drehmoment-Kennlinie und ihrer Erwärmungsverhältnisse besonderen Bedingungen genügen.

Zu besonders günstigen Betriebsverhältnissen gelangt man, wenn man gemäss der Erfindung den Motor nicht unmittelbar mit der Maschine kuppelt, sondern über mindestens eine Magnetkupplung, und Steuermittel vorsieht, die beim Abschalten des Antriebsmotors die Magnetkupplungen abschalten und die erst beim Übergang in die neue Arbeitsrichtung wieder einschalten. Es wird hierdurch die Umsteuerbarkeit vom Motor weggenommen, und die Massen können für sich auslaufen. Der Motor wird erst wieder gekuppelt, wenn die angetriebenen Massen völlig oder nahezu zum Stillstand gekommen sind. Dabei kann das erneute Einschalten der Kupplung mit dem Anlaufen des Motors zusammenfallen, oder es kann später in der Weise verzögert erfolgen, dass der Motor bereits eine gewisse Drehzahl in der neuen Antriebsrichtung angenommen hat.

Sofern die Bewegungswiderstände der angetriebenen Massen nicht ausreichen, um diese schnell genug stillzusetzen, kann zusätzlich eine Abbremsung vorgenommen werden. Besonders günstige Verhältnisse lassen sich dabei erzielen, wenn man als Bremse eine magnetische Bremskupplung verwendet. Sofern es sich um Antriebe mit Getrieben handelt, die in mindestens zwei Geschwindigkeitsstufen über elektromagnetische Kupplungen schaltbar sind, bedarf es keiner zusätzlichen Bremskupplung. Die Bremswirkung lässt sich vielmehr dadurch erzielen, dass man die beiden Hälften des Kupplungspaares gleichzeitig einschaltet. Die auf diese Weise erzielbare Bremsung ist ausserordentlich wirksam und zeichnet sich dadurch aus, dass man die Bremsung in die Getriebeschaltung ohne zusätzlichen Bauaufwand einführen kann.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Bei der Umkehrsteuerung nach Fig. 1 und 2 wird der Antriebsmotor M über einen Walzenumkehrschalter W aus dem Drehstromnetz RST gespeist. Der Antriebsmotor arbeitet über die Wellen I, II, III, IV des Mehrgangvorlegers 11 bis 22 auf die angetriebene Welle V. Auf der Welle II sitzt die Doppelelektromagnetkupplung 1, 2, die diese Welle im erregten Zustande des Kupplungsteils 1 über die Zahnräder 11, 12, im erregten Zustande des Kupplungsteils 2 dagegen über die Räder 13, 14 mit der Welle I gekuppelt ist. Die Doppelelektromagnetkupplung besteht im Prinzip aus zwei Einzelkupplungen, die je für sich und auch beide gemeinsam erregt oder auch beide unerregt sein können. Bei unerregter Kupplung laufen die Räder 12, 14 leer mit, die Welle II ist dabei entkuppelt. Ein ebensolches System wird auf die Welle IV durch die Doppelelektromagnetkupplung 3, 4 in Verbindung mit den Rädern 18, 20 und den mit ihnen in Eingriff stehenden Rädern 17, 19, die <Nicht lesbar> mit der Welle III verbunden sind, gebildet.

Die Auswahl der Drehzahl der angetriebenen Welle V erfolgt durch verschiedenartige Kombination der jeweils eingeschalteten Kupplungen. Die Elektromagnetspulen der Kupplungen 1 bis 4 sind im Schaltbild der Steuerung, Fig. 2, dargestellt und ebenfalls mit 1, 2, 3, 4 bezeichnet. DW ist ein zur Auswahl der in Betrieb zu nehmenden Kupplungen und damit der Drehzahl angetriebenen Welle 5 dienender Drehzahlwählschalter.

In Abhängigkeit vom Umkehrwalzenschalter W wird ein Hilfsrelais RH betätigt, das bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zwischen einer Anschlussklemme des Motors und dem Nulleiter liegt. Das Hilfsrelais ist in der Nullstellung des Umkehrschalters spannungslos und in dessen beiden Endstellungen erregt. Die Anschlüsse der Elektromagnetspulen 3, 4 sind über die Kontaktanordnung dieses Hilfsrelais RH geführt, das sie bei der Nullstellung des Umkehrwählschalters direkt an Spannung und bei der Endstellung des Umkehrschalters an die Kontakte des Drehzahlwählschalters DW legt. Die Elektromagnetspulen 1, 2 sind unmittelbar zu den Kontakten des Drehzahlwählschalters geführt.

Befindet sich nun der Umkehrwalzenschalter in einer seiner Endstellungen, so triebt der Antriebsmotor M über das Vorgelege die angetriebene Welle V mit iener bestimmten Drehzahl an, die von den mittels des Drehzahlwählschalters DW angewählten Elektromagnetkupplungen und den durch sie zur Wirkung gebrachten Zahnrädern des Mehrganggetriebes bestimmt wird. Das Hilfsrelais RH ist dabei angezogen und seine Umschaltkontakte sind nach linke gelegt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Stellung von DW sind die Kupplungen 2, 3 angewählt.

Um die Drehrichtung zu wechseln, wird der Umkehrwalzenschalter W aus der einen Endstellung über die Nullstellung in die andere

Endstellung geführt. Das Hilfsrelais RH fällt während der Zeit von kurz bis kurz nach der Nullstellung ab und zieht nach Erreichen der anderen Endstellung wieder an. In Fig. 2 sind die Kontakte des Hilfsrelais RH in der Stellung dargestellt, die sie während der kurzzeitigen Ausschaltung des Walzenschalters in der Umgebung der Nullstellung einnehmen. Die mittels des Drehzahl-Wählschalters DW angewählten Kupplungen 2, 3 werden zunächst erregt. Die Kupplung 1 ist bereits durch die Stellung von DW ausser Betrieb gesetzt. Die Kupplungen 3, 4 werden durch die Kontakte von RH in ihrer Ruhelage (recht) direkt an Spannung gelegt. Dadurch werden die Zahnräder 18, 20, die mit den Zahnrädern 17, 19 der Welle III in Eingriff stehen, gleichzeitig mit der Welle IV gekuppelt, die elektromagnetisch betätigten Lamellen-Reibungskupplungen wirken hierbei bremsend, so dass das von Antriebsmotor mittels der Kupplung 2 entkuppelte Getriebe mit den auf der Welle <Nicht lesbar> etwa befindlichen angetriebenen Teilen unabhängig vom Motor rasch zum Stillstand gebracht wird. Sobald der Umkehrwalzenschalter W seine andere Endstellung erreicht hat, werden die Kontakte des Hilfsrelais RH wieder in ihre Arbeitslage (links) gebracht und es sind wieder lediglich die Kupplungen 2, 3 unter Spannung, die mittels des Drehzahlwählschalters DW ausgewählt sind.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Motor, Getriebeteile und Drehzahlwählschalter sind ebenso wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet. Die Einschaltung erfolgt hier durch eine Schützensteuerung mit Druckknopftastern für die Kommandos "Vorwärts", "Rückwärts", "Halt". U(sub)5 und U(sub)6 sind die Richtungsschütze. Wicklungen, Hauptkontakte und Hilfskontakte der Schütze sind mit den gleichen Bezeichnungen U(sub)5 und U(sub)6 versehen. ZR ist ein Zeitrelais, das in Abhängigkeit von der Schützensteuerung betätigt wird und während des Umschaltens erregt ist. Das Anziehen seiner Kontakte erfolgt mit zweckmässig einstellbarer Zeitverzögerung, das Abfallen unverzögert. Die Elektromagnetwicklungen der beim Umschalten bremsend wirkenden Kupplungen 3, 4 sind bei erregtem Zeitrelais mit den beim Anziehen zeitverzögerten Relaiskontakten an die Kontakte des Drehzahlwählschalters DW und bei entregtem Zeitrelais direkt über einen zum Einrichten der Werkzeugmaschine vorgesehenen Ausschalter A an Spannung gelegt.

Beim Drücken des Kommandoknopfes "Vorwärts" spricht das Schütz U(sub)5 an und schaltet den Antriebsmotor in der gewünschten Drehrichtung ein. Seine Hilfskontakte gehen dabei aus der gezeichneten Ruhelage in die Arbeitslage. Dadurch erhält das Zeitrelais ZR Spannung und die mit dem Drehzahlwählschalter bei dem bezeichneten Beispiel wiederum die Elektromagnetspulen DW des ausgewählten Elektromagnetspulen 2, 3, erhalten Spannung und geben durch Einschalten bestimmter Gänge des Vorlgeleges der angetriebenen Welle V die gewünschte Drehzahl.

Bei Drehrichtungswechsel, der durch Drücken des Kommandoknopfes "Rückwärts" eingeleitet wird, wird der Haltestromkreis von U(sub)5 unterbrochen und U(sub)6 an Spannung gelegt. Die Kontakte des Zeitrelais fallen ab in die gezeichnete Stellung und schalten die Elektromagnetspule,so dass das Getriebe mittels der Kupplung 2 vom Motor angekuppelt und die auslaufenden angetriebenen Massen mittels der Kupplungen 3, 4 abgebremst werden. Nach einer gewissen einstellbaren Zeit kommen die Kontakte des Zeitrelais, das durch einen Hilfskontakt von U(sub)6 erneut Spannung erhalten hat, wieder in ihre Arbeitsstellung. Dadurch werden die angetriebenen Teile wieder mit dem in der neuen Drehrichtung anlaufenden Motor gekuppelt und zwar wiederum mit der mittels des Drehzahlwählschalters DW vorbestimmten Drehzahl.

Text wurde auf Seite 4 eingefügt.

Claims (7)

1. Umkehrsteuerung für elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen, insbes. Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor mit der Maschine über wenigstens eine Magnetkupplung kuppelbar ist und dass Steuermittel vorgesehen sind, die beim Abschalten des Antriebsmotors die Magnetkupplung abschalten und sie erst beim Übergang in die neue Arbeitsrichtung wieder einschalten.

2. Umkehrsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abschalten des in der einen Drehrichtung laufenden Antriebsmotors der Motor vom Getriebe entkuppelt wird, und die angetriebenen Massen durch eine elektromagnetische Bremskupplung abgebremst werden, ehe der Motor in der anderen Drehrichtung anläuft.

3. Umkehrsteuerung nach Anspruch 1 und 2 mit einem schaltbarem Getriebe und elektromagnetischen Schaltkupplungen in mindestens einer Getriebestufe, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abbremsung der angetriebenen Massen die beiden zu der Getriebestufe gehörenden elektromagnetische Kupplungen gleichzeitig eingeschaltet werden.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 - 3 mit einem Umkehrschalter für den Antriebsmotor, gekennzeichnet durch ein Hilfsrelais, das in der Nullstellung des Umkehrschalters zum Einschalten der elektromagnetischen Kupplungsbremsung dient.

5. Umkehrsteuerung nach Anspruch 4 mit einem mehrstufigen, durch Elektromagnetkupplungen schaltbaren Getriebe und einem elektrischen Drehzahlwähler der zur Schaltung der Getriebekupplungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte des Hilfsrelais zwischen den Drehzahlwähler und die Kupplungswicklung geschaltet sind.

6. Umkehrsteuerung nach Anspruch 1 mit Druckknopfsteuerung, gekennzeichnet durch ein über die Umschaltkontakte des Antriebsmotors gesteuertes Zeitrelais, das in einer Stellung die Arbeitsstromkreise, in der anderen Stellung die Bremsstromkreise herstellt.

7. Umkehrsteuerung nach Anspruch 6 mit einem Drehzahlwähler für die elektromagnetischen Kupplungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wählerstromkreise über die Kontakte des Zeitrelais geführt sind.