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Antrieb von Maschinen und Fahrzeugen, insbesondere von Spinnmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf den Antrieb von Maschinen und Fahrzeugen und ihr
liegt die Aufgabe zugrunde, die Drehzahl eines angetriebenen Teiles während des
Arbeitsvorganges gemäß der Überlagerung zweier unabhängiger Regelkurven zu verändern,
die je durch die Bewegung eines Organs der Maschine gegeben sind.
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Ein Beispiel hierfür sind Ringspinnmaschinen, bei denen die Umlaufgeschwindigkeit
der Spindel während des Arbeitsganges in Abhängigkeit der folgenden Faktoren zu
verändern ist: r. Wenn die Bildung der Spule sich im Anfangsstadium befindet, der
Faden also noch am unteren Ende des Spulenträgers aufläuft, muß die Spulendrehzahl
gering sein. Sie muß dann ansteigen, während sich die Spule nach oben vollwickelt.
Wandert der Faden nach dem oberen Ende der Spule hin, so muß die Geschwindigkeit
wieder sinken. Diese Geschwindigkeitsänderung sei im folgenden Grundregelung genannt.
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:2. Die Spule wird Lage um Lage bewickelt, wobei der Faden vom äußersten
Durchmesser der Spule bei jeder Wicklung nach innen und dann wieder nach außen gelangt.
Da bei den üblichen Spinn # maschinen der Faden eine stärkere Spannung hat, wenn
er an einer Stelle kleineren Durchmesser aufläuft, empfiehlt es sich, dann mit einer
geringeren Fadengeschwindigkeit zu arbeiten, als es der Fall ist, wenn der Faden
am Außendurchmesser aufläuft. Sonst reißen die Fäden leicht. Diese Änderung der
Fadengeschwindigkeit erfordert eine zusätzliche Änderung der Drehzahl, die im folgenden
Lagenregelung
genannt sei und der Grundregelung überlagert werden muß.
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Diese bei heutigen Spinnmaschinen als vorteilhaft erkannte Regelkurve
entsteht also durch Überlagerung zweier getrennter Kurven. Der bisher übliche Antrieb
solcher Spinnmaschinen erfolgt durch regelbare Elektromotoren, und zwar Drehstromkommutatormotoren,
die nur eine - Regelmöglichkeit aufweisen, nämlich durch Verschiebung ihrer Bürsten.
Diese Bürstenverschiebung erfolgt durch den sogenannten Spinnregler. Dieser wird
seinerseits von zwei verschiedenen Stellen des Getriebes der Spinnmaschine aus entsprechend
der Grundregelung und entsprechend der Lagenregelung verstellt und überlagert diese
Verstellbewegungen seinerseits einander und überträgt sie als eine einzige Verstellbewegung
auf das Regelorgan des Elektromotors. Auf diese Weise erfolgt die Bürstenverstellung
des Kommutatormotors entsprechend einer Kennlinie, die sich aus der Überlagerung
der beiden Kurven der Grundregelung und der Lagenregelung ergibt: Der Antrieb durch
einen Elektromotor hat aber den Nachteil, daß der Elektromotor nicht unter -Last
anlaufen kann und daher eine Kupplung zwischen ihm und der Arbeitsmaschine eingeschaltet
werden muß. Auch muß der Elektromotor zum Zweck des Stillsetzens der Maschine abgebremst
werden.
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Erfindungsgemäß werden diese Mängel dadurch vermieden, daß zur Überlagerung
der beiden Regelkurven ein Flüssigkeitsgetriebe, dessen Pumpen- und Motorteil in
bekannter Weise je für sich verstellbar sind, verwendet wird; wobei das Stellwerk
des Motorteils mit dem einen Organ der angetriebenen Maschine und das Stellwerk
des Pumpenteils mit dem anderen Organ der Maschine verbunden sind. .
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In Anwendung auf eine Spinnmaschine bedeutet das, daß die sogenannte
Grundregelung der Fadengeschwindigkeit durch selbsttätige Steuerung der Exzentrizität
der Pumpe eines die Maschine antreibenden Flüssigkeitsgetriebes von der geeigneten
Stelle im Getriebe der Spinnmaschine aus, und die sogenannte Lagenregelung durch
selbsttätige Steuerung der Exzentrizität des Flüssigkeitsmotors des Flüssigkeitsgetriebes
von einer anderen geeigneten Stelle im Getriebe der Spinnmaschine aus erfolgt, oder
umgekehrt.
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Vorzugsweise wird die eine Steuerungsstelle des Antriebes sowohl zum-
Anlassen als auch zum Regeln der Geschwindigkeit herangezogen, wobei eine der bekannten
kinematischen Anordnungen vorzusehen ist, die es ermöglicht, auf sie unabhängig
von zwei verschiedenen Betätigungselementen aus einzuwirken.
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Der Anspruch 3, der sich hierauf bezieht, ist ein reiner Unteranspruch
ohne selbständige Bedeutung. Bekannt ist es, die Spindel einer Drehbank durch ein
Flüssigkeitsgetriebe anzutreiben, dessen Pumpen-und Motorteil je für sich verstellbar
sind. Dabei ist das Stellglied des iMötorteils mit dem Planschlitten verbunden,
um durch diesen selbsttätig verstellt zu werden. Infolgedessen erhöht sich die*Spindeldrehzahl
in dem Maße, in welchem sich der Drehstahl der Umlaufachse des Werkstückes nähert,
um die Schnittgeschwindigkeit gleichbleibend zu erhalten. Im Gegensatz zur Lehre
der vorliegenden Erfindung ist das Stellglied des Pumpenteils aber nicht mit irgendeinem
Organ der Maschine verbunden, sondern lediglich von Hand einstellbar, um die Schnittgeschwindigkeit
zu bestimmen, die während des Betriebes der Maschine gleichbleibt. Die Erfindung
löst aber die Aufgabe, zur Regelung zwei Faktoren heranzuziehen, die sich während
des Betriebes der Maschine ändern.
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Diese Aufgabe tritt auf zahlreichen Gebieten der Technik auf. So muß
bei einem Fahrstuhl, dessen Geschwindigkeit sowohl bei Annäherung an Haltepunkte
als auch bei veränderlicher Belastung gesetzmäßig geregelt werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der die Erfindung in Anwendung auf eine Spinnmaschine
schaubildlich dargestellt ist. In dieser Zeichnung bedeutet r eine beliebige Antriebsmaschine,
die durch eine Welle 2 mit dem Pumpenteil. 3 eines Flüssigkeitsgetriebes gekuppelt
ist. Der Motorteil q, dieses Getriebes treibt über eine Welle 5 eine Spinnmaschine
6 an. Die Drehzahl der Abtriebswelle 5 läßt sich sowohl durch Regelung der Fördermenge
des Pumpenteils 3 verändern als auch durch Regelung des minutlichen Aufnahmevermögens
des Motorteils 4.: Bestehen Pumpen- und Motorteil aus Kapselpumpen, so erfolgt diese
Regelung durch Veränderung der Exzentrizität. Zu diesem Zweck sind in der Zeichnung
schematisch Stellhebel 7 und 8 veranschaulicht, die unabhängig voneinander verstellt
werden können. Die Spinnmaschine 6, die mit dem durch die Hebel 7 und $ zweifach
regelbaren Antrieb ausgerüstet ist, bedarf nun einer Steuerung, die von der bisher
bekannten Steuerung abweicht. Wie schon oben erwähnt, erfolgte die Regelung bisher
durch den Spinnregler, dem die Aufgabe zukam; die ihm getrennt zugeleiteten Verstellbewegungen
zu einer einzigen zusammenzufassen. Erfindungsgemäß werden die beiden Verstellbewegungen
aber getrennt gehalten.
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Bei dem schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird der
Getriebeteil der Spinnmaschine 6, der die Grundregelung beherrschen soll, mit dem
Stellhebel 7 für den Pumpenteil verbunden, während der Getriebeteil, der die Lagenregelung
beherrschen soll, mit dem Stellhebel 8 verbunden ist und daher den ::Motorteil 4.
verstellt. Es kann auch umgekehrt die Lagenregelung mit Hilfe des Pumpenteils 3
und die Grundregelung mit Hilfe des Motorteils q. durchgeführt werden.
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Die Erfindung bietet also den Vorteil, daß der Spinnregler fortfällt,
weil sich das Zusammenfassen der beiden Verstellbewegungen erübrigt. Auch wird eine
Verbesserung des Spinnvorganges erzielt, weil die Geschwindigkeitskurven für die
Grundregelung und für die Lagenregelung unabhängig voneinander gestaltet und dadurch
allen denkbaren Erfordernissen des Spinnvorganges angepaßtwerden können,
ohne
daß bei der Ausbildung dieser Kurven auf die mechanischen Beschränkungen des Spinnreglers
Rücksicht genommen zu werden braucht. Gemäß der schematischen Darstellung in der
Zeichnung ist der nicht näher gezeigte, die Grundregelung beherrschende Getriebeteil
der Spinnmaschine 6 durch eine Stange 9 mit einem waagerecht verschiebbar geführten
Schieber io verbunden, der die Kurve für die Grundregelung trägt. Durch eine nicht
näher gezeigte Feder wird an diese Kurve eine Nockenrolle i i angedrückt gehalten,
die von einem um einen festen Drehpunkt,ii2 schwenkbaren waagerechten Hebel 18 getragen
wird. In der Mitte dieses Hebels greift eine Stange 13 an, die zum Stellhebel? führt.
In Abhängigkeit der Verschiebung der Stange g wird daher nach einer durch die Kurve
bestimmten Funktion der Hebel 7 verstellt, der die Exzentrizität des Pumpenteils
3 steuert.
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Unabhängig hiervon wird ein zweiter waagerecht geführter Schieber
14 mit einer Kurve durch eine Stange 15 verstellt, die zu dem die Lagenregelung
bestimmenden Getriebeteil der Spinnmaschine führt. Diese Kurve wirkt auf eine senkrecht
verschiebbar geführte Nockenrolle 16, die durch eine Stange '17 mit dem Stellhebel
8 verbunden ist. Die Exzentrizität des Motorteils q. wird daher nach einer beliebigen
Funktion durch die Verschiebung der Stange 15 verändert, so daß sich beliebige Bedingungen
der Lagenregelung erfüllen lassen.
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MitHilfe des zweifach regelbarenAntriebes kann die .Arbeitsmaschine,
insbesondere Spinnmaschine, im allgemeinen auch angefahren und gebremst werden,
ohne daß hierzu eine bei laufender Maschine einzurückende Kupplung und eine besondere
Bremse erforderlich würden. Zum Anfahren verändert man die Fördermenge des Pumpenteils
von Null bis auf einen bestimmten Wert, während man zum Stillsetzen der Arbeitsmaschine
die Fördermenge des Pumpenteils auf Null zurückstellt. Dies hat zur Wirkung, daß
die Arbeitsmaschine zwangsläufig angehalten wird, ohne unter dem Einfluß ihres Schwunges
weiterlaufen zu können.
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Die Fördermenge der Pumpe soll aber andererseits auch vom Getriebe
der Spinnmaschine aus im Sinne der Grundregelung oder der Lagenregelung verstellbar
sein. Man muß also von zwei verschiedenen Stellen aus auf das Stellorgan des Pumpenteils
einwirken können, nämlich erstens vorn Getriebe der Spinnmaschine aus selbsttätig
im Sinne der Lagenregelung oder der Grundregelung und zweitens von einem Steuerorgan
aus zum Anlassen oder Stillsetzen der Maschine entweder selbsttätig oder von Hand.
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Bei der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform ist zu
diesem Zweck die Gelenkverbindung r2 zwischen dem Hebel 18 und dem festen Lagerbock
i9 lösbar. Nach Lösung dieser Verbindung kann man den Hebel 18 um die Rolle i i
als Drehpunkt aufwärts schwenken, bis der Stellliebel 7 in die äußerste Nullstellung
gelangt, in der der Pumpenteil 3 zu fördern aufhört und dadurch den l-lotorteil
4. zwangsläufig zum Stillstand bringt. Auf diese Weise wird die Maschine zwangsläufig
stillgesetzt, während die Antriebsmaschine i weiterläuft, die alsdann ausgeschaltet
werden kann. Zum Ingangsetzen der Maschine schaltet man zunächst die Antriebsmaschine
i ein, während sich der Stellhebel ? noch in der Nullstellung befindet, so daß die
Maschine ohne Last anlaufen kann. Dann verschwenkt man von Hand den Hebel 18, bis
sein linkes Ende in Eingriff mit dem Lagerbock 19 treten kann. Wird dann
die Gelenkverbindung 12 wieder hergestellt, so kann die weitereRegelung ausschließlich
durch die beiden Kurven -io und.14 übernommen werden, welche die Fadengeschwindigkeit
nach zwei voneinander unabhängigen Funktionen regeln, wobei die Grundregelung von
der geeigneten Stelle im Getriebe der Spinnmaschine, z. B. durch die Stange 9, abgenommen
und auf den einen Stellhebel, z. B. 7, übertragen wird derart, daß der Antrieb die
gewünschte Geschwindigkeitsänderung erfährt. Gleichzeitig wird von einer anderen
Stelle im Getriebe der Spinnmaschine die Verstellung zur Lagenregelung abgenommen,
z. B. durch die Stange 15, und auf den anderen Stellhebel, z. B. 8, des Flüssigkeitsgetriebes
übertragen. Die Zusammenfassung von Grundregelung und Lagenregelung geschieht also
nicht mehr wie bisher im Spinnregler, sondern durch das zweifach regelbare Getriebe
3, 4.. Ein Spinnregler der bisher üblichen Bauart, der die beiden durch die Stangen
9 und 15 abgenommenen Verstellungen zu einer einzigen zusammenfassen und auf ein
einziges Geschwindigkeitsregelorgan übertragen würde; fällt daher fort. Pumpenteil
3 und Motorteil a. werden unabhängig voneinander durch andere und getrennte Zwischenglieder
gesteuert. In jeder der beiden Steuervorrichtungen werden vorteilhaft auswechselbare
Kurven vorgesehen, wie die Kurven io und 14, damit man sowohl die Grundregelung
als auch die Lagenregelung beliebig wählen kann.
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Man kann jedoch auch diese beiden Steuerungen räumlich oder getrieblich
zu einem einheitlichen Aggregat zusammenfassen, das durch das gestrichelte Rechteck
2o angedeutet ist. Dieses Aggregat ersetzt den bisherigen Spinnregler. Es erhält
seine Impulse genau wie dieser von zwei verschiedenen Stellen des Maschinengetriebes
aus, überträgt aber im Gegensatz zum alten Spinnregler zwei voneinander getrennte
Steuerbewegungen auf die Stellorgane 7 und 8 des Antriebes. Er enthält auch vorzugsweise
die beiden Regelkurven io und u4 sowie die Einrichtung 12, 18, die es ermöglicht,
außer der selbsttätigen Regelung durch die Spinnmaschine auch gelegentliche Regelungen
von Hand vorzunehmen. Man kann die Anordnung auch so treffen. daß der Gelenkpunkt
1.2 beliebig in höherer oder tieferer Lage am Lagerbock 1.9 angebracht werden kann,
um von Hand dauernde Änderungen der Geschwindigkeit zusätzlich zur selbsttätigen
Regelung vornehmen zu können.
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Die neuartige Steuerung eines zweifach regelbaren Antriebes, die vorstehend
in Anwendung auf eine Spinnmaschine erläutert wurde, ist auch auf vielen anderen
Gebieten der Technik, z. B. bei Fahrzeugen, mit Vorteil anwendbar, nämlich dort,
wo
es sich darum handelt, eine Geschwindigkeit oder Drehzahl eines
Maschinenteiles nach zwei voneinander unabhängigen Funktionen zu regeln.