DE640270C - Einrichtung zur Drehzahlregelung elektrischer Motoren mit Hauptstromcharakteristik durch eine verstellbare mechanische Bremse neben einer elektrischen Regelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Anlassen und zum Verstellen der Drehzahl von Elektromotoren mit •Hauptstromcharakteristik, insbesondere von Nähmaschinenantrieben.

Derartige. Einrichtungen sind bei den bisher bekannten Ausführungen mit einem sog. Regulieranlasser, das ist ein vom JSTähenden nach Bedarf verstellbarer elektrischer, Widerstand im Motorstromkreisj^ausgerüstet, Die Einstellung auf die gewünschte Drehzahl erfolgt lediglich durch Verändern des Widerstandes. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, um . gleichmäßigen (runden) Lauf des Motors auch bei niederen Drehzahlen zu erhalten, in diesem Bereich den Motor mechanisch zu bremsen, so daß zu der elektrischen Drehzahlregelung noch eine mechanische hinzukommt.

Gemäß der Erfindung wird die Drehzahl des Motors ebenfalls durch eine auf den Motor wirkende und in ihrer Wirkung feinfühlig verstellbare Bremse eingestellt, und zwar in Verbindung mit einem Vorschal twiderstand, dessen wirksamer Wert in Abhängigkeit von der Motorbelastung selbsttätig verändert wird. Das den wirksamen Wert des Vorschaltwiderstandes beeinflussende Organ kann z. B. ein Regler nach dem Tirrillprinzip sein. Zweckmäßig ist ^jedoch, den Widerstand und das Organ zu seiner Beeinflussung dadurch zu vereinigen, daß, der in den Motorstromkreis geschaltete -Widerstand seinen Wert selbsttätig in Abhängigkeit von' .der Motorbelastung ändert. Insbesondere kömmt ein - Widerstand in Frage, der seinen Wert mit zunehmender Spannung vergrößert, z. B. ein Metallfadenwiderstand in Gasatmosphäre, der in kaltem Zustand einen wesentlich geringeren Widerstand besitzt als im beheizten.

Besonders zu bevorzugen ist ein Widerstand, dessen Charakteristik so verläuft, daß im Bereich niederer Stromstärken die Widerstandszunahme je Einheit der Stromstärkenzunähme geringer ist als im Bereich hoher Stromstärken. Die sog. -Sicherheitslampen besitzen eine solche Charakteristik.

Die Bremse liegt bei stillstehendem Motor unter Federdruck an der Bremstrommel an. Beim Einschalten des Stromes gibt dieser zunächst in Form eines kurzen kräftigen -Stromstoßes' den Impuls zur Anlaßbewegung. Dieser Stromstoß ist bei einem Metallfadenwiderstand besonders kräftig, weil dessen Widerstand in kaltem Zustand zunächst gering -ist. Die Dauer des Stromstoßes ist abhängig von der Trägheit des seine Größe selbsttätig ändernden Widerstandes. Bei Metallfadenwiderständen in

Gasatmosphäre ist diese Trägheit sehr gering und der Stromstoß daher sehr kurz. Er reicht aber gerade aus, um z. B. die ruhende Reibung im Triebwerk der Nähmaschine und die der Bremse zu überwinden. Die Kraft, mit der die Bremse angedrückt wird, ist nutt so gewählt, daß bei ungelüfteter Bremse der· Motor die angetriebene Maschine durchziehen kann. Bei den bekannten Regelwiderständen ίο muß zur Einhaltung niederer Drehzahlen ein großer Widerstand eingeschaltet werden. Die Stromstärke ist daher entsprechend gering. Im vorliegenden Fall sind dagegen infolge der mechanischen Abbremsung des Motors die bei ganz geringen Drehzahlen auftretenden Stromstärken so groß, daß ein gleichmäßiger, runder Lauf des Motors erzielt wird. Dieser Umstand ist besonders zum Sticken auf Nähmaschinen und für andere langsame Näharbeiten sehr erwünscht. In solchen Fällen kommt auch die beschriebene Charakteristik der Sicherheitslampen mit Vorteil zur Wirkung, da im Bereich geringer Drehzahlen die Bremse mit größerer Empfindlichkeit auf die Drehzahländerung einwirkt als bei hohen Drehzahlen.

Nachdem der Strom eingeschaltet ist, läuft der Motor auch bei ungelüfteter Bremse zunächst langsam. Lüftet man nun die gemäß der Erfindung vorgesehene Bremse ganz allmählich, so steigt die Drehzahl, und infolge der verminderten Motorbelastung sinkt die Stromstärke und damit selbsttätig die Größe des vorgeschalteten Widerstandes. Ist die höchste Drehzahl erreicht, so ist der Widerstand bei seinem Mindestwert angelangt. Danach schließt ein zweckmäßig mit der Bremsvorrichtung zu kuppelnder Schalter den Vorschaltwiderstand kurz.

Es ist möglich, auch den Ein- und Ausschalter für den Motorstrom mit der Bremsvorrichtung zu kuppeln, und zwar so, daß vor dem Lüften der Bremse zunächst ein Momentschalter im Motorstromkreis eingeschaltet wird. Beim allmählichen Schließen der Bremse wird dagegen der Momentschalter erst nach vollständig beendigter Schließbewegung der Bremse durch das Bremslüftgestänge geöffnet. Die Regelbremse wirkt dann gleichzeitig auch als Stillstandsbremse und wird gegebenenfalls unterstützt durch eine am Bremsgestänge vorgesehene zusätzliche Bremsbacke, die also als reine Stillstandsbremse wirkt.

Bei der beschriebenen Art der Drehzahlverstellung ergibt sich eine- ausgezeichnet gleichmäßige Verstellung der Drehzahl. Bei Verwendung eines Metallfadenwiderstandes in Gasatmosphäre nach Art der bekannten sog. Sicherheitslampen ist gleichzeitig das Anzugsmoment des Motors durch den Umstand, daß der Vorschaltwiderstand beim Einschalten des Motors zunächst noch gering und daher der Stromstoß beim Einschalten des Stromes recht kräftig ist, sehr gut. Der Motorlauf bei niederen Drehzahlen ,Jst,, infolge der Zusatzlast an der Bremse außerordentlich gleichmäßig. Durch den Vorschaltwiderstand ist gleichzeitig ein wirksamer Überlastungsschutz gegeben, der zu starke Erwärmung des Motors verhindert. Der Motor ist durch die getroffene Anordnung kurzschlußsicher.

Schließlich ist noch als einer der wichtigsten Fortschritte der Erfindung zu nennen, daß der bisher allgemein übliche, in seiner Herstellung teure, empfindliche und daher im Betrieb vorsichtig zu behandelnde und großer Abnutzung ausgesetzte Kohlewiderstand entbehrlich wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Abb. r ist ein Schaltbild eines Nähmaschinenantriebes und

Abb. 2 ein Querschnitt durch eine im Gehäuse eines Nähmaschinenmotors eingebaute Bremslüfteinrichtung.

Abb. 3 ist eine Seitenansicht (in Pfeilrichtung) der Stellvorrichtung nach Abb. 2.

Am Netz 1 liegen folgende Teile in Reihe geschaltet: Der Motor 2, der Schalter 3 und der Widerstand 5 (beispielsweise eine Metallfadensicherheitslampe mit der oben besprochenen Charakteristik). Mit dem Motor ist eine Bremsscheibe 6 gekuppelt, an der zwei Bremsbacken 7 unter Belastung von Blattfedern 8 anliegen. Zwischen den spitz aufeinander zulaufenden freien Enden der Blattfedern ist ein kegelförmiger Lüftklotz 9 am Ende einer Lüftstange 10 vorgesehen. Beim Abwärtsziehen der Stange 10 spreizt der Klotz 9 die Blattfedern 8 und lüftet damit die Bremse. An der Lüftstange 10 ist gleichzeitig die Strombrücke des Schalters 3 unter Federdruck längs verschieblich so angebracht, daß vor Beginn der Bremslüftung der Schalter 3 geschlossen wird. Danach kann aber die Luftstange weiterbewegt werden. Außerdem ist an der Lüftstange 10 noch eine Schaltbrücke für den Schalter 11 vorgesehen, der n₀ den Widerstand 5 dann kurzschließt, wenn die Bremse vollständig gelüftet ist.

In Abb. 2 ist die Bremslüftvorrichtung mitsamt den mit ihr gekuppelten Schaltern 3 und

11 im einzelnen dargestellt. Die Bezugsziffern.its für die entsprechenden Einzelteile sind die gleichen wie in Abb. 1. In dem Motorgehäuse

12 ist auf der Motorwelle die Bremsscheibe 6 befestigt. Die auf ihr liegenden Backen 7 sind an gebogenen Blattfedern 8 angenietet. Die Blattfedern können durch eine Stellschraube 13, die durch ein Loch der einen

Blattfeder 8 hindurch- und in' eine Gewindebüchse an der anderen Blattfeder 8 eingreift, mit veränderbarer Stärke gegen die Bremstrommel gedruckt werden. Der Lüftklotz 9 ist gleichzeitig als Stillstandbremsbacke-ausgebildet und am Ende der Lüftsfcänge 10 an-. gebracht.

Der Schalter 3 zum Schließen des Motorstromkreises hat zwei Schaltarme 3° und 3⁶, die mit je einem Ende in zwei einander gegenüberliegende Kerben io^ff an der Zugstange 10 eingreifen. Sie werden durch die an ihnen angreifenden Federn 3^rf stets in Eingriff mit dein Kerben το^α gehalten. Der Schaltarm 3^a ist in dem Schlitz eines festen Bügels 4 schwenk- und längs verschiebbar geführt. Der Schaltarm 3* liegt je nach Lage der Zugstange in bezug auf den Bügel 4 entweder wie in der Zeichnung gegen den Anschlag 3" oder aber an dem Gegenkontakt 3^f an. Der Übergang von der einen zur andern Stellung wird durch Niederziehen oder Heben der Stange 10 ausgelöst, und zwar schnappt z. B. beim Niederziehen der Stange der Arm 3* ruckartig in die obere Stellung über, wo der an ihm gelenkig befestigte Kontaktschuh 3^C an einem Gegenkontakt 3/ anliegt, wenn der beim Niederziehen der Stange 10 verschwenkte Arm 3^er eine bestimmte Stellung überschritten hat. In dieser Stellung ist der Motorstromkreis geschlossen. Die gelenkige Befestigung des Kontaktschuhs 3^C bewirkt, daß er, auch wenn die Stange nach dem Anliegen des Schuhes noch weiterbewegt wird, mit voller Kontaktfläche anliegt.

Die Strombrücke 11 des Kurzschlußschalters ist mit Muttern und Gegenmuttern 14 verstellbar an der Stange 10 befestigt Die durch sie zu überbrückenden Kontakte sind mit 15 bezeichnet.

Am Tragarm 16 des Motors ist eine verschwenkbare Bedienungsstange 17 mit einem Kopf 18 gelagert. An dem Kopf 18, und zwar exzentrisch zur Schwenkachse der Stange 17 (an einem Gabelarm 20) ist die Stange 10 angelenkt, so daß sie bei Drehung der Stange 17 in ihrer Längsrichtung verschoben wird. Die Stange 10 ist noch in einem Auge 19 geführt.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Drehzahlregelung elektrischer Motoren mit Haupts trömcharakteristik durch eine verstellbare mechanische Bremse neben einer elektrischen Regelung, gekennzeichnet durch einen seinen Effektivwert in Abhängigkeit von der Motorbelastung selbsttätig ändernden Vorschaltwiderstand, insbesondere einen an sich bekannten Wider—

   stand mit positivem Temp^raturköef fizienten (Metallfadenwiderständ in-'Gasatmosphäre). , ^:
2. 2. Drehzahlverstellvorrichtung näch^r Anspfuch 1,- dadurch 'gekennzeichnet; daß der Vorschaltwiderstand durch ein in Abhängigkeit von der Motorbelästtihg.. gesteuertes Organ, z. B. einen nach dem Tirrillprinzip arbeitenden Regler, in seinem wirksamen Wert selbsttätig verändert wird.
3. 3. Drehzahlverstellvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte im Bereich der niederen Stromstärken je Einheit der Stromstärkenzunahme langsamer zunehmen als im Bereich hoher Stromstärken.
4. 4. Drehzahlverstellvorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Kupplung des Bedienungsgliedes für die Bremslüftung mit dem Motoreinschalter, derart, daß beim Bewegen des Verstellgliedes von Stillstand auf hohe Drehzahl zunächst der Schalter für den Motor eingelegt und danach mit dem Lüften der Bremse begonnen wird.
5. 5. Drehzahlverstellvorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Lüftvorrichtung, für die mechanische Motorbremse, bestehend aus einer mit Bremsbacken versehenen, eine Bremstrommel umgreifenden, nach innen federnden Gabel, deren freie Enden unter einem spitzen Winkel aufeinander zulaufen und einem in Gabellängsrichtung beweglichen, zwischen Bremstrommel und den freien Gabelzinken angeordneten Klotz, der bei Bewegung von der Bremstrommel weg die Gabelzinken allmählich auseinanderspreizt und so die Bremse lüftet.
6. 6. Drehzahlverstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftklo'tz an seiner der Bremstrommel zugekehrten Stirnseite als Bremsbacke ausgebildet ist.
7. 7. Drehzahlverstellvorrichtung nach den Ansprüchen 5 Und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck der Gabelzinken durch Verdrehen einer Schraube veränderbar ist, die- auf derjenigen Seite der Bremstrommel die Gabelzinken durchdringt bzw. an ihnen angreift, die den freien Gabelenden gegenüberliegt.
8. 8. Drehzahlverstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftklotz mittels einer Stange verstellbar ist, die gleichzeitig einen Schalter im Motorstromkreis steuert, der bei einer bestimmten, in bezug auf die Gabelzinken einstellbaren Stellung des Lüftklotzes in ■di.e> Schließstellung schnappt.

   9· Drehzahlverstellvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch schwenkbare kontaktgebende Schaltteile mit gelenkig an diesen angeordneten Kontaktschuhen (3^C), die es zulassen, daß die Schaltbewegung auch nach Schließung der Kontakte (3^C, 3^f) fortgesetzt werden kann. ι o. Drehzahlverstell vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lüftstange die Schalterglieder für einen Schalter zum Kurzschließen des veränderlichen Widerstands nach beendeter Lüftung der Bremse, zweckmäßig verstellbar, angeordnet sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen