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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit gesteuertem Belastungsausgleich,
bestehend aus zwei Motoren, die je über mindestens eine schlupffähige Kupplung eine
gemeinsame Arbeitsmaschine antreiben, und bei der die Belastung der einzelnen Motoren
durch Meßgeräte angezeigt und verglichen wird.
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Eine solche Vorrichtung ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift
953 631). Bei ihr sind die beiden Motoren mit einem Förderband über Kupplungen,
wie Magnetpulver- oder Wirbelstromkupplungen, verbunden. Von den Motoren werden
Tachometermaschinen angetrieben, die die Kupplungen so steuern, daß die beiden Motoren
mit dem Förderband nur dann gleichzeitig verbunden werden können, wenn die Drehzahlen
der Motoren im wesentlichen gleich sind, was aber nachteiligerweise auch bei verschiedener
Belastung der Motoren möglich ist.
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Ähnlich ist bereits eine Einrichtung zur Regelung der Abtriebs-Drehzahl-Differenz
von Elektromotoren bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1737 880), von denen jeder
eine von mehreren miteinander gekuppelten Maschinen antreibt, wobei in die Netzzuleitungen
der Elektromotoren in Differenzschaltung betreibbare Stromwandler eingeschaltet
sind, deren Stromdifferenz über ein Steuerelement zur Regelung der Elektromotoren
dient. Auf diese Weise soll lediglich der tote Gang zwischen den miteinander gekuppelten
Maschinen überwunden werden, indem der Antriebsmotor der einen Maschine immer etwas
mehr Leistung aufnimmt als der Antriebsmotor der damit gekuppelten anderen Maschine.
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Es ist ferner eine Antriebsvorrichtung bekannt (britische Patentschrift
749 023), bei der zwei Abtriebselemente mit im wesentlichen konstanter Drehzahl
oder konstantem Drehzahlverhältnis angetrieben werden sollen, indem jedes Abtriebselement
von einem Motor über eine hydraulische Kupplung und eine Flanschkupplung angetrieben
wird. Eine derartige Drehzahleinstellung führt jedoch normalerweise zu keinem Belastungsausgleich
der Motoren.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung anzugeben,
deren beide Motoren im wesentlichen die gleiche Belastung haben.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei der Vorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß der eine Motor die Arbeitsmaschine über eine normale
Kupplung, der andere Motor über eine aus zwei parallel geschalteten und die Antriebsverbindung
bei Lösen der einen Kupplung durch Eingriff der anderen Kupplung aufrechterhaltenden
Kupplungseinheiten bestehende Doppelkupplung antreibt, wovon mindestens die eine
Kupplungseinheit schlupffähig ist, und daß durch abwechselnde Betätigung der beiden
Kupplungseinheiten der Doppelkupplung der Belastungsausgleich :durchführbar ist.
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Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt F i g.1 eine Draufsicht auf
eine Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung, wobei jedoch gewisse Einzelheiten
der Einfachheit halber weggelassen sind, F i g. 2 einen axialen Teilschnitt durch
die einstellbare Kupplungsanordnung der Antriebseinrichtung nach F i g. 1, F i g.
3 einen radialen Teilschnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 2, der eine der Kupplungseinheiten
dieser Anordnung zeigt und F i g. 4 einen radialen Teilschnitt entlang der Linie
4-4 in F i g. 2, der die andere Kupplungseinheit in dieser Anordnung zeigt.
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Die in F i g.1 dargestellte Antriebseinrichtung weist einen ersten
elektrischen Synchronmotor 10
auf, der eine Antriebswelle 11 eines Getriebes
12 über eine einstellbare Kupplungseinrichtung 13 antreibt, sowie einen zweiten
elektrischen Synchronmotor 14, der eine andere Antriebswelle 15 desselben Getriebes
über eine Kupplungsanordnung 16 antreibt. Das Getriebe 12, das in an sich bekannter
Weise ausgebildet ist, besitzt eine einzige Abtriebswelle 17, welche eine Arbeitsmaschine
18 antreibt, die beispielsweise eine Kugelmühle sein kann.
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Die.Kupplungsanordnung 13 gemäß der Erfindung stellt eine aus zwei
Kupplungseinheiten 19 und 20
bestehende Doppelkupplung dar, die an
Endflächen miteinander verbunden sind und die abwechselnd ein- und ausgekuppelt
werden können, so daß der Motor 10 in Phase mit dem anderen Motor gebracht werden
kann. Die Kupplungseinheit 19, die als Standardkupplung bezeichnet wird, ist vorzugsweise
im wesentlichen so ausgebildet, wie in der USA-Patentschrift 2 870 891 beschrieben.
Die Kupplungseinheit 20, die als elastische Kupplung bezeichnet wird, ist vorzugsweise
gemäß einem nicht bekannten Vorschlag -der Anmelderin ausgebildet.
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Die Kupplungsanordnung 16, die zwischen dem Motor 14 und der zweiten
Antriebswelle 15 des Getriebes geschaltet ist, ist ebenfalls eine Standardkupplung,
.die wie die Kupplungseinheit 19 ausgebildet ist.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, hat die Kupplungsanordnung 13 eine drehbare
starre Trommel 21, die als erste Kupplungshälfte starr mit der Antriebswelle 11
des Getriebes verbunden ist. Diese Trommel besitzt eine radial nach außen weisende,
zylindrische Reiboberfläsche 22.
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Die Standardkupplung 19 dieser Kupplungsanordnung enthält diese Trommel
und einen äußeren Kupplungsteil, der vom Motor 10 angetrieben wird und auf
die Trommel durch Reibungskräfte ein Drehmoment übertragen kann. Wie in F i g. 2
dargestellt ist, besitzt dieser äußere Kupplungsteil zwei starre, in axialer Richtung
voneinander getrennte, radial angeordnete Endplatten 23 und 24. Diese Endplatten
sind durch einen als Stützeinrichtung dienenden starren Ring 25 starr miteinander
verbunden, welcher im wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt hat. Die gegenüberliegenden
Endflanschen dieses Rings sind mit der Endplatte 23 bzw. 24 verschraubt.
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Mehrere im wesentlichen starre, ein Drehmoment übertragende Streben
26 erstrecken sich zwischen den Endplatten 23 und 24 und vermögen ein Drehmoment
zwischen beiden zu übertragen. Diese Streben sind in gleichen radialen Abständen
von der gemeinsamen Rotationsachse der Trommel und des äußeren Kupplungsteils angeordnet
und ferner in gleichen Winkelabständen um die Achse der Kupplungseinheit vorgesehen.
Jede Strebe 26 hat entlang ihrer Ausdehnung zwischen den Endplatten 23 und
24 einen länglichen, rechteckigen Querschnitt. Jede Strebe besitzt Endteile
26 a und 26 b mit einem kleineren, kreisförmigen Querschnitt, die eng in entsprechende
COffnungen 27 und 28 in den Endplatten 23 bzw. 24 eingepaßt sind. Auf diese Weise
wird jede Strebe 26 durch beide Endplatten starr gehaltert.
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Der Verbindungsring 25 gewährleistet eine starre
Halterung
eines durch Druckmittel aufblähbaren, elastischen, ringförmigen Balgs 29. Dieser
Balg weist einen äußeren hohlen Ringraum30 und einen inneren Schlauch 31 auf. Diese
beiden - Glieder des Balgs bestehen aus faserverstärktem, vulkanisiertem weichem
Gummi oder einem anderen gummiartigen Material, das in geeigneter Weise deformierbar
und elastisch ist. Der äußere Ring 30 des Balgs ist entlang seiner Außenwand
32 auf die Innenseite des Abstandsrings 25 aufvulkanisiert. Ein Anschluß 33 für
die Zufuhr und Ableitung von Druckmittel steht mit dem Innenraum des inneren Schlauchs
31 in dem Balg in Verbindung. Wenn das Druckmittel, das vorzugsweise Druckluft ist,
durch diesen Anschluß in den inneren Schlauch eingeführt wird, wird der Balg radial
nach innen ausgedehnt. Der äußere Ring 30 des Balgs besitzt eine ringförmige Innenwand
34, die radial nach innen bewegt wird, wenn in dem Balg ein Druck aufgebaut wird.
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Eine Anzahl von im wesentlichen starren, gewölbten Reibschuhen 35
sind in radialer Richtung zwischen der Innenwand 34 des Balgs und der nach außen
weisenden Reiboberfläche 22 der als Trommel ausgebildeten ersten Kupplungshälfte
21 angeordnet. Diese Reibschuhe sind entlang des Umfangs der Trommel aufeinanderfolgend
angeordnet.
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Jeder Reibschuh besitzt eine gewölbte radial innen liegende Wand 36.
Eine gewölbt verlaufende Reibfläche 37 ist auf dem Reibschuh an dieser Innenwand
gegenüber der Reiboberfläche 22 auf der Trommel 21 angenietet.
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Jeder dieser Reibschuhe besitzt eine zentrale öffnung 38 (F i g. 3),
die sich entlang der gesamten axialen Länge des Reibschuhs erstreckt und einen im
wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt besitzt. Durch diese Öffnung erstreckt
sich eine der Streben 26. Wie in F i g. 3 gezeigt ist, ist ein geringes Spiel
zwischen jeder Seitenkante dieser das Drehmoment aufrechterhaltenden Strebe und
der angrenzenden Seitenkante dieser Öffnung vorhanden.
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Eine gekrümmte Blattfeder 39 ist zwischen der radial außen liegenden
flachen Stirnfläche der Strebe 26 und der radial nach außen liegenden Oberfläche
40 der betreffenden Öffnung 38 in dem Reibschuh eingespannt.
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Jeder Reibschuh weist eine gekrümmte, radial außen liegende Wand 41
auf, die so angeordnet ist, daß an ihr die innere Umfangswand 34 des Balgs angreifen
kann. Jeder Schuh ist von dem Balg getrennt. Er ist nicht an dem Balg befestigt
oder daran gehaltert.
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Normalerweise spannt jede Feder 39 den betreffenden Reibschuh 35 radial
nach außen in eine Lage vor, in der dessen Reibfläche 37 in einem kleinen radialen
Abstand von der Reibfläche 22 der Trommel 21 liegt und seine in radialer Richtung
außen liegende Wand 41 nahe der inneren Umfangswand 34 des Balgs liegt oder -diese
berührt.
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Wenn durch den Einlaß 33 Druckmittel in den Balg eingeführt wird,
dehnt sich dieser radial nach innen aus und drückt die Reibflächen 37 auf den Reibschuhen
35 gegen die Trommel, wodurch sich ein reibender, ein Drehmoment aufrechterhaltender
Eingriff ergibt und die Welle 11 mit dem Motor 10
gekuppelt wird. Es
ergibt sich eine leichte Ablenkung oder Deformation in Umfangsrichtung am äußeren
Kupplungsteil relativ zu der Trommel, wenn diese Kupplungseinheit die Last trägt.
Diese Ablenkung wird auf die geringe Verbiegung der Streben 26 und/oder Deformation
der Reibschuhe 35 bei Belastung zurückgeführt. In der Praxis beträgt die Verschiebung
entlang der Umfangsrichtung etwa 0,25 mm.
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Teilweise ist die elastische Kupplungseinheit 20
dieser Anordnung
genau wie die beschriebene Standardkupplungseinheit 19 ausgebildet. Entsprechende
Elemente der Kupplung 20 sind mit demselben Bezugszeichen plus 100 wie bei der Kupplung
19 bezeichnet.
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Die linke Endplatte 123 der Kupplung 20 ist mit der
rechten Endplatte 24 der Kupplung 19 verschraubt, so daß die äußeren Teile der beiden
Kupplungen zusammen rotieren. Der äußere Teil der Kupplung 20 umgibt ebenfalls
dieselbe Trommel 21.
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Wie insbesondere aus F i g. 4 ersichtlich ist, besitzt jeder Reibschuh
der Kupplung 20 eine starre äußere Stützplatte 150, eine starre innere Platte
151 sowie eine dazwischen geschichtete- deformierbare und elastische Materialschicht
152, die vorzugsweise aus weichem Gummi besteht und an beiden anhaftet. Die Reibfläche
137 ist an die gekrümmte, radial innen liegende Fläche der inneren Platte 151 angenietet.
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Die äußere Platte 150 jedes Reibschuhs ist mit radial nach innen weisenden
Vorsprüngen 153 und 154 versehen. Diese Vorsprünge erstrecken sich entlang der gesamten
Axiallänge der äußeren Platte und sind in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander
auf gegenüberliegenden Seiten der axialen Mittellinie dieser Platte angeordnet.
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Die innere Platte 151 jedes Reibschuhs weist eine Nut 155 auf, welche
diese Vorsprünge 153 und 154 aufnimmt. Die Unterseite 156 dieser Nut und diese Vorsprünge
begrenzen eine rechteckförmige Öffnung 157, in welcher die betreffende Strebe 126
verläuft. Zwischen jeder Seitenkante der Strebe und dem angrenzenden Vorsprung 153
oder 154 ist ein leichtes Spiel vorhanden.
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Eine gekrümmte Blattfeder 139 ist zwischen der Strebe 126 und er in
radialer Richtung innen liegenden Oberfläche 140 auf der äußeren Platte 150 des
Reibschuhs zwischen den Vorsprüngen 153 und 154 eingespannt. Diese Feder dient demselben
Zweck wie die Feder 39 bei der Standardkupplung.
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Die Abstandsschicht 152 aus Gummi, die eine beträchtliche Dicke in
radialer Richtung besitzt, ist zwischen der äußeren Platte 150 und der inneren Platte
151 jedes Reibschuhs eingelegt und erstreckt sich entlang der gesamten axialen Länge
dieser Platte auf gegenüberliegenden Seiten der betreffenden Strebe 126.
Vorzugsweise ist dieses Gummimaterial sowohl an der äußeren als auch der inneren
Platte des Reibschuhs durch Aufvulkanisieren befestigt.
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Wegen der elastischen Deformierbarkeit dieses Gummimaterials 152 in
jedem Reibschuh wird sich der äußere Teil dieser Kupplung 20 beträchtlich
in Umfangsrichtung der Trommel 21 verschieben, wenn eine Betätigung und Belastung
erfolgt. In der Praxis beträgt diese Verschiebung oder Ablenkung in Umfangsrichtung
jedesmal etwa 0,6 mm.
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Die Standardkupplung 16, welche den zweiten Motor 14 mit der
zweiten Antriebswelle des Getriebes kuppelt, ist im wesentlichen genauso wie die
bereits beschriebene Kupplung 19 ausgebildet. Sie besitzt einen äußeren Kupplungsteil,
der mit der Welle des Motors 14 verbunden ist, sowie eine innere
Trommel
60, die mit der Antriebswelle 15 des Getriebes verbunden ist. Der äußere Kupplungsteil
weist zwei in axialer Richtung getrennte Endplatten 61 und 62, einen Verbindungsring
63 zwischen diesen ein Drehmoment aufrechterhaltende Streben sowie einen durch Druckmittel
aufweitbaren Balg und Reibschuhe auf, die in der für die Kupplung 19 beschriebenen
Weise angeordnet sind. Ein Anschluß 64 ist zur Durchleitung von Druckmittel zum
oder aus dem Balg in dieser Kupplung vorgesehen.
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Arbeitsweise Beim Betrieb dieser Einrichtung werden Leistungsmeßgeräte
zur Feststellung verwandt, ob die Elektromotoren 10 und 14 angenähert gleich belastet
sind.
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Anfänglich werden die Kupplung 19 und die Kupplung 16 mit Druckmittel
versorgt (die elastische Kupplung 20 ist ausgekuppelt), um die Motoren 10 bzw. 14
mit den Antriebswellen 11 bzw. 15 des Getriebes zu kuppeln. Wenn die Leistungsmesser
anzeigen, daß die beiden Motoren wesentlich außer Phase sind, wobei der eine wesentlich
mehr belastet ist und deshalb mehr elektrische Leistung als der andere Aufnimmt,
kann die Kupplungsanordnung 13 um die Trommel 21 stufenweise verschoben oder schrittweise
eingestellt werden, bis die beiden Motoren im wesentlichen in Phase sind.
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Dies erfolgt durch Einkuppeln der elastischen Kupplung 20 und durch
Auskuppeln der Standardkupplung 19, wonach die Kupplung 19 wieder eingekuppelt und
die Kupplung 20 ausgekuppelt wird, und dann die Kupplung 20 erneut eingekuppelt
und die Kupplung 19 ausgekuppelt wird, und so weiter. Jedesmal wenn die elastische
Kupplung 20 betätigt wird und die Belastung trägt, erfolgt eine Verbiegung
in Umfangsrichtung von etwa 0,6 mm des äußeren Teils dieser Kupplung relativ zu
der Trommel 21. Jedesmal wenn die Standardkupplung 19 betätigt wird und die Belastung
trägt, wird eine Verbiegung in Umfangsrichtung von etwa 0,25 mm erzeugt.
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Während dieser abwechselnden Betätigungen der Kupplungen 19 und 20
wird der Antrieb von dem Motor 10 zu der Welle 11 aufrechterhalten, weil zu jedem
Zeitpunkt die eine oder die andere dieser Kupplungsen eingekuppelt ist. Die elastische
Verbiegung, die jedesmal auftritt, wenn eine dieser Kupplungen betätigt wird und
die Belastung überträgt, erzeugt jedoch eine entsprechende Änderung der Drehlage
der Welle 11 relativ zu der Welle des Motors 10. Während diese Arbeitsweise
der Kupplungen 19 und 20 fortgesetzt wird, wird die andere Kupplung
16 unter Druck gehalten, um den zweiten Motor 14 mit der betreffenden Eingangswelle
15 des Getriebes eingekuppelt zu halten.
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Wenn die Leistungsmesser anzeigen, daß die betreffenden Belastungen
der Motoren praktisch gleich sind, dann bleibt die Kupplung 19 oder 20, die gerade
eingekuppelt ist, weiterhin eingekuppelt, was auch bei der Kupplung 16 für die zweite
Antriebswelle 15 des Getriebes der Fall ist.
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Da nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung eingehend
beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, daß verschiedene Abwandlungen, Auslassungen
und Verbesserungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können.
Zum Beispiel können beide Kupplungen in der Kupplungsanordnung 13 elastische Kupplungen
mit einer beträchtlichen Verbiegung sein. Ferner können beide Kupplungen Standardkupplungen
mit einer kleineren Verbiegung sein, mit denen ebenfalls die gewünschte stufenweise
Einstellung zum Ausgleich der Belastungen der beiden Motoren erfolgen können.