DE1588134C3 - Antriebssteuerung für Pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebssteuerung für Pressen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Steuerungen ermöglichen den Anlauf einer Presse in der Weise, daß zunächst, bei abgekuppelter Pressenhauptwelle, das Schwungrad beschleunigt und erst dann die Pressenhauptwelle über die Hauptkupplung mit dem Antrieb verbunden wird. Dabei ist der Antriebsmotor durch die Anlaufkupplung vor Überlast geschützt und durch das Schwungrad gegenüber der Hauptkupplung abgepuffert Derartige als Sicherheitskupplungen ausgebildete Anlaufkupplungen sind, z. B. aus »Konstruktion« 1963, S. 60—63, bekannt

Nun vermögen aber an bzw. zwischen den in Pressenstraßen (etwa nach der US-PS 31 99 443) angeordneten Hochleistungspressen die Werkstückförder- und -Übergabeeinrichtungen, deren Antrieb jeweils von der Pressenhauptwelle abgeleitet ist, keinen hohen Anfahrbeschleunigungen standzuhalten, wie sie infolge des Anfahrstoßes beim plötzlichen Einrücken der Hauptkupplung auftreten. Dies gilt besonders dann, wenn diese Einrichtungen bereits mit einem Werkstück beladen sind, welches ein großes Trägheitsmoment aufweist

Es sind zwar Antriebsanordnungen für Pressen bekannt (»Industrie-Anzeiger« 1960, S. 322, Bild 2), bei denen außer einer Anlaufkupplung eine variable Kupplung als Hauptkupplung zur stufenlosen Verstellbarkeit der Arbeitsgeschwindigkeit vorgesehen ist; also eine Anordnung, mit der an sich auch eine Minderung eines Anfahrstoßes erreicht werden könnte. Indessen ist es zu aufwendig, diese zusätzliche variable Kupplung allein für diesen Zweck einzusetzen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, extreme Beschleunigungen beim Anfahren der Presse unter Beibehaltung der herkömmlichen, einfachen, jedoch zum erwünschten Abfangen des Anfahrstoßes unfähigen Hauptkupplung zu vermeiden, wobei weder eine wesentliche Verlängerung des Anlaufvorganges in Kauf genommen, noch der Antriebsmotor größer ausgelegt werden muß.

Diese Aufgabe ist mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmalen gelöst, weil die Startdrehzahl nun auf einen solchen unterhalb der Arbeitsdrehzahl liegenden Wert festgelegt werden kann, daß der sich beim Einschalten der Hauptkupplung ergebende Anfahrstoß gerade noch für die Förder- und Übergabeeinrichtungen verträglich ist. Nach dem Einrücken der Hauptkupplung übernimmt der durch die angegebene Steuerung der Anlaufkupplung vor Überlastung geschützte Antriebsmotor die Drehzahlerhöhung der Pressenhauptwelle auf die Arbeitsdrehzahl.

Eine zweistufige Ansteuerung einer Anlaufkupplung von Pressen ist zwar bereits aus der DT-PS 10 53 255 bekannt, doch handelt es sich dort um eine einzige, zugleich als Hauptkupplung dienende Kupplung, die nicht mit einem Schwungrad kombiniert ist Auch findet dabei keine allmähliche' Vergrößerung des Drehmoments in der zweiten Kupplungsphase statt.

Anhand der Zeichnung werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der erfindungsgemäß zu steuernden Antriebsanordnung mit Förder- und Übergabeeinrichtungen,

Fig.2 ein Schaltbild einer ersten, der sogenannten motorischen, Ausführungsform der Erfindung, das erkennen läßt, wie das vorgenannte Bezugssignal erhalten bzw. geändert wird,

F i g. 3 den Steuerstromkreis, mit dem die Änderung des Bezugssignals erfolgt,

Fig.4 einen Stromkreis zur Gewinnung eines Synchronisierungssignals für die Arbeitsdrehzahl, welches letztlich dem vorgenannten Bezugssignal beimischbar ist,

F i g. 5 einen Stromkreis, mit dem das Synchronisierungssignal in ein Gleichstromsignal umgewandelt wird,

Fig.6 ein Schaltbild der zweiten, sogenannten elektronischen Ausführungsform der Erfindung,

Fig.7 den dabei auftretenden Stromkreis für die Gewinnung und Veränderung des Bezugssignals,

Fig.8 einen Stromkreis zur Mischung dieses Bezugssignals mit dem Gleichstrom-Synchronisierungssignal und ' - ■ ■

F i g. 9 einen Steuerstromkreis, der für die Steuerung der Anlaufkupplung und für diejenige eines Leitmotors gleichermaßen geeignet ist

F i g. 1 zeigt den Antriebsmotor 28, der das Schwungrad 41 der betreffenden Presse über ein Untersetzungsgetriebe, wie eine Transmission 42, und eine drehmomentsteuerbare Anlaufkupplung 43, vorzugsweise in Gestalt einer Wirbelstromkupplung, antreibt Die Stromübertragung zur Kupplung 43 geschieht über Schleifringe 44 und 45. Mit dem Schwungrad 41 ist die Pressenhauptwelle 46 über eine vorzugsweise pneumatisch betätigbare Hauptkupplung 47 verbunden. Über ein Zahnrad 51 sowie Zwischenräder 52 und 53 treibt sie die beiden Hauptantriebsräder 54 und 55 der Presse.

Ein Förderer 31, hier in Gestalt eines Kettenförderers, wird, ebenso wie zwei Übergabeeinrichtungen 32 bzw. 33 von einer Welle 56 angetrieben, die über ein Zahnrad 57 mit dem Rad 55 in Eingriff steht Genauer gesagt, treibt die Welle 56 die Welle 61 der Übergabeeinrichtung 32 sowie, über eine Welle 63 und ein Schneckenradgetriebe, die Welle 62 des Förderers 31 sowie einen Synchro-Empfänger RA, während die Welle 64 der Übergabeeinrichtung 33 vom anderen Ende der Welle 56 her angetrieben wird.

Über die Kupplung 43 wird das Schwungrad 41 seitens des Antriebsmotors 28 mit einem variablen Drehmoment angetrieben derart, daß es zunächst, vor Einrücken der Hauptkupplung 47, eine unter seiner normalen Arbeitsdrehzahl liegende Drehzahl, die sogenannte Startdrehzahl, annimmt, während es nach Einrücken der Hauptkupplung mitsamt der Pressenhauptwelle 46 und den daran anschließenden Organen bis zum Erreichen der Arbeitsdrehzahl nach einer vorherbestimmten Beschleunigungskurve in der Weise weiterbeschleunigt wird, daß der Antriebsmotor 28 im wesentlichen ausgelastet aber nicht überlastet wird.

Dabei wird die Startdrehzahl so gewählt, daß der durch das Einrücken der Hauptkupplung 47 erfolgende Stoß erträglich bleibt In einem typischen Fall kann dieser Stoß einer Beschleunigung von etwa 600 Pressenhüben/min² entsprechen, während die Beschleunigung im übrigen 7,5 Hübe/min² betragen darf. Die Startdrehzahl kann etwa einer Arbeitsfrequenz von 13 Hüben/min entsprechen, während die Arbeitsdrehzahl einer solchen von 15 Hüben/min oder mehr entspricht. Die Beschleunigung in der zweiten Phase, d.h. beim Übergang von der Start- zur Arbeitsdrehzahl, trägt dem Umstand Rechnung, daß die Stromaufnahme des Antriebsmotors etwa 150% —175% des Nennstromes nicht überschreiten darf. Dabei wird die Arbeitsdrehzahl natürlich möglichst rasch erreicht, wenn die Beschleunigung in dieser Phase konstant auf einem Wert gehalten wird, bei welchem die Stromaufnahme des Motors in der Nähe der vorgenannten Grenze liegt

Nachstehend werden nun zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebssteuerung beschrieben.

Fig.3 zeigt eine erste, die sogenannte motorische Ausführungsform. In dieser Figur sind die Steuerungen zweier Pressen, A und B, einer Pressenstraße schematisch dargestellt die natürlich mehr solche Pressen enthalten kann.

Jede der Pressen A und B hat einen eigenen Steuerstromkreis 101 bzw. 102, durch den die Erregung der Anlaufkupplung 43 erfolgt Um die Drehzahl und die Beschleunigung der Antriebe der Pressen A und B in genau gleicher Weise zu steuern und dadurch die Schwierigkeit ihrer Synchronisation zu verringern, werden über gleiche Transformatoren 103 und 104 gleiche Signale auf die Steuerstromkreise .101 und 102 übertragen, wobei die Primärwicklungen 105 und 106 der Transformatoren parallel geschaltet und mit dem Bezugssignal gespeist sind.

Die Quelle des Bezugssignals ist ein variabler Autotransformator 107, dessen Wicklung an den Klemmen L\ und Li eines Wechselstromnetzes liegt Das Bezugssignal wird abgenommen zwischen einem Schleifer 108 und der Netzklemme Li. Es versteht sich, daß jedoch auch andere Einrichtungen zur Lieferung einer variablen Spannung benutzt werden können, wie beispielsweise ein Spannungsteiler.

Um das durch die Kupplung 43 übertragene Drehmoment zu beeinflussen, wird das Bezugssignal in Form der zwischen dem Schleifer 108 und der Klemme Li abgenommenen Wechselspannung durch eine Signalsteuerung beeinflußt. Diese besteht aus einem Verstellmotor 109, der die Stellung des Schleifers 108 verändert einem Komparatorstromkreis 111, dessen Ausgangssignal angibt, ob eine Änderung des Bezugssignals erforderlich ist einem Schaltkreis 112, der durch das Ausgangssignal des Komparatorstromkreises gesteuert wird, und einem Motorstromkreis 113, der durch den Ausgang des Schaltkreises 112 gesteuert wird und den Verstellmotor 109 im gewünschten Drehsinn derart steuert, daß der Schleifer 108 die gewünschte Änderung des Bezugssignals bewirkt

Während der Vorbereitung für das Anfahren der Pressen über deren Hauptkupplung 47, d. h. bevor ein Druckknopf 114 gedrückt wird, um das Relais S zum Ansprechen zu bringen, sind die Relaiskontakte Si bis St geschlossen und die Kontakte Ss bis Sg geöffnet Dies hat zur Folge, daß der Verstellmotor 109 dem Schleifer 108 eine Stellung vermittelt bei der das den Steuerstromkreisen 101 und 102 zugeführte Bezugssignal einen vorbestimmten Spannungswert die Startspannung, nicht überschreitet Wenn nun durch Drücken des Druckknopfes 114 der Startbefehl gegeben wird, spricht das Relais San und ändert die Stellung der Kontakte Si bis S3; ferner wird dadurch der normalerweise geschlossene Kontakt Sg (Fig.3) geschlossen, so daß über einen Steuerstromkreis 115 (Fig.3) die Hauptkupplung 47 eingerückt wird. Jetzt sind die normalerweise geschlossenen Kontakte Si bis S₄ geöffnet und die normalerweise geöffneten Kontakte Ss bis Ss geschlossen, was zur Folge hat, daß der Verstellmotor 109 den Schleifer 108 derart verstellt daß die Spannung am Ausgang des Autotransformators 107 mit der Zeit im wesentlichen konstant ansteigt um die Schwungräder der Pressen im wesentlichen linear auf die vorbestimmte Arbeitsdrehzahl zu beschleunigen.

Im einzelnen geschieht dies folgendermaßen. Der Komparatorstromkreis 111 enthält einen ersten Transformator 121, dessen Primärwicklung 122 zu den Wicklungen 105 und 106 parallel geschaltet ist und somit gleichfalls von dem Bezugssignal gespeist wird. Der Übertragungsfaktor soll als Eins angenommen werden. Es versteht sich, daß jedoch auch andere Faktoren zur Anwendung gelangen können. Das Signal aus der

Sekundärwicklung 123 wird durch einen Brückengleichrichter 124 in ein Gleichstromsignal verwandelt, welches durch einen Kondensator 125 geglättet und an einen Widerstand 125 angelegt wird. Die Spannung an den Enden des Widerstandes 126 ist somit proportional 5 dem Bezugssignal. Der Komparatorstromkreis 111 enthält ferner einen zweiten Transformator, 131, dessen Primärwicklung 132 an den Klemmen L\ und Li des Netzes liegt Seine Sekundärwicklung 133 liegt an einem Brückengleichrichter 134. Der Ausgang des Brückengleichrichters 134 wird durch einen Kondensator 135 geglättet und auf einen Widerstand 136 gegeben, der in Reihe mit zwei parallelgeschalteten Potentiometerwiderständen liegt, und zwar dem Potentiometerwiderstand 137 für die Abnahme einer Spannung für die Startdrehzahl und dem Potentiometerwiderstand 138 für die Abnahme einer Spannung für die Arbeitsdrehzahl. Diese Spannungen sind durch Verstellung der Schleifer 141 und 142 einstellbar.

Im Ausgangskreis des Komparatorstromkreises 111 befinden sich zwei jeweils nur in einer Richtung durchlässige Stromwege. Einer von ihnen, der Stromweg mit den Dioden 145 und 146, wird über den Relaiskontakt Si geschlossen und derart gepolt, daß ein gesteuerter Siliziumgleichrichter 147 leitend ist, wenn der Spannungsabfall am Widerstand 126 größer ist als die Spannung für die Startdrehzahl zwischen dem Schleifer 141 und der gemeinsamen Leitung 148. Vor Einrücken der Hauptkupplung 47 erhält daher der Ausgang des Komparatorstromkreises 111 so lange Strom, wie die Spannung an den Enden des Widerstandes 126 größer ist als die Spannung vom Potentiometerwiderstand 137. Das Bezugssignal am Ausgang des Autotransformators 107 wird daher automatisch auf einen Wert gebracht, welcher der Startdrehzahl entspricht Der zweite nur in einer Richtung durchlässige Stromweg des Komparatorstromkreises 111, der über den normalerweise offenen Kontakt 5s führt enthält die Dioden 151 und 152, welche derart gepolt sind, daß der Siliziumgleichrichter 147 leitend wird, wenn das Signal an den Enden des Widerstandes 126 kleiner ist als die der Arbeitsdrehzahl entsprechende Spannung zwischen dem Schleifer 142 und der gemeinsamen Leitung 148. Mit dem Einrücken der Hauptkupplung 47 über den Druckknopf 114 erhält daher der Ausgang des Komparatorstromkreises 111 Strom um den Verstellmotor 109 so lange zu betätigen, bis das Bezugssignal einen Wert erreicht hat, welcher der Arbeitsdrehzahl entspricht. Zur Glättung dieses Steuerstromes dient ein ÄC-Filter 153. Die Höhe des Steuerstromes wird durch eine Diodenkette 154 begrenzt, um den Siliziumgleichrichter 147 vor Überlastung zu schützen.

Um den Verstellmotor 109 einzuschalten, wenn der Siliziumgleichrichter 147 leitend wird, ist in dessen Kathoden-Stromkreis die Wicklung eines Relais ACC angeordnet das einen normalerweise geöffneten Kontakt ACC\ im Motorstromkreis 113 hat. Die Betriebsspannung für den Gleichrichter 147 und für das Relais ACC wird von einem Transformator 155 in Verbindung mit einem Einweggleichrichter 156 geliefert Der Kondensator 157 liefert einen Haltestrom für das Relais.

Wird das Relais ACC erregt, um den normalerweise geöffneten Kontakt ACCi zu schließen, so erhält ein Brückengleichrichter 161 des Motorstromkreises Netzstrom. Vor Einrücken der Hauptkupplung verläuft der Stromweg über einen Autotransformator 162 und den Kontakt S2, wobei der Strom durch den Anker des Verstellmotors 109 in einer solchen Richtung fließt daß der Motor den Schleifer 108 nach rechts in Fig.2 verschiebt und das Bezugssignal auf einen Wert verringert welcher der Startdrehzahl entspricht Die Geschwindigkeit der Verstellung hängt von der Einstellung des Schleifers 163 des Autotransformators 162 ab. Nach dem Drücken des Druckknopfes 114 verläuft der Stromweg des Motors über den Ausgang eines Autotransformators 164 und den Kontakt Ss und fließt durch den Anker des Verstellmotors 109 in einer solchen Richtung, daß der Verstellmotor den Schleifer 108 nach links in F i g. 2 verschiebt so daß die Spannung des Bezugssignals für die Geschwindigkeit ansteigt. Die Geschwindigkeit mit welcher der Schleifer 108 in dieser Richtung verstellt wird, hängt von der Einstellung des Schleifers 165 des Autotransformators 164 ab. Diese Ausbildung gestattet die Ausnutzung der vollen Leistungsfähigkeit des Pressenmotors 28, da die Änderung des Bezugssignals in der Zeiteinheit und damit im wesentlichen auch die Beschleunigung der Pressenhauptwelle von der Startdrehzahl auf die Arbeitsdrehzahl konstant ist. Die Erregerwicklung 167 des Verstellmotors 109 erhält ihren Strom über einen Brückengleichrichter 168, der an dem Wechselstromnetz liegt.

Um den für die Steuerung, d.h. Erregung der Kupplung 43 erforderlichen hohen Steuerstrom zu erhalten, kann ein zweistufiger Verstärker Verwendung finden, wie er in Fig.3 dargestellt ist. Die erste Verstärkerstufe besteht dabei aus einem bekannten Magnet-Verstärker 200. Das vom Schleifer 108 abgenommene Bezugssignal gelangt über den Transformator 105 zu einem Brückengleichrichter 201, durch den es in ein Gleichstromsignal verwandelt wird, das durch einen Kondensator 202 geglättet wird, bevor es auf den Eingang 203 des Magnetverstärkers gegeben wird. Ein Einstellwiderstand 205 dient dazu, die unvermeidlichen Abweichungen zwischen den verwendeten Transformatoren zu kompensieren. Zur Erzeugung einer Vorspannung für den Magnetverstärker ist die Primärwicklung 206 eines Transformators 207 mit den Klemmen L, und I₂ des Wechselstromnetzes verbunden; die Sekundärwicklung 208 dieses Transformators ist über einen Gleichrichter 211 mit einem Glättungskondensator 213 über einen Einstellwiderstand 212 mit dem Eingang 209 des Magnetverstärkers verbunden. Der Eingang 214 des Magnetverstärkers ist mit Leitungen 215 und 216 verbunden, die den Ausgang des Stromkreises der Fig.5 bilden und dem Verstärker ein Synchronisierungssignal zuführen. Wie weiter unten noch genauer dargelegt, dient dieses Synchronisierungssignal dazu, die betreffende Presse in synchronem Lauf mit einem Leitmotor bzw. den anderen Pressen der Pressenstraße zu halten.

Die zweite Verstärkerstufe, 221, besteht aus einem gleichfalls bekannten Leistungsverstärker mit gesteuerten Siliziumgleichrichtern. Diese gesteuerten Siliziumgleichrichter, 222 und 223, bilden zusammen mit ungesteuerten Gleichrichtern 225 und 226 einen Brückengleichrichter, dessen Ausgangssignal auf die Schleifringe 44 und 45 der Anlaufkupplung 43 gegeben wird. Der Anoden-Kathoden- oder Zündstromkreis des Siliziumgleichrichters 222 liegt an den Ausgangsklemmen 231 und 232 des Magnetverstärkers, während der Anoden-Kathoden-Kreis des Siliziumgleichrichters 223 mit den Ausgangsklemmen 233 und 234 des Magnetverstärkers verbunden ist. Die Widerstände 235 und 236, die den Steuerelektroden-Kathoden-Kreisen der

Gleichrichter 222 bzw. 223 parallel geschaltet sind, bieten dem Sperrstrom einen Weg und sorgen dafür, daß der zugehörige Gleichrichter während der betreffenden Halbwelle des Speisestromes gesperrt ist

Der Verstärker 221 ergibt die erforderliche Stromverstärkung, um aus einem Ausgangsstrom von beispielsweise 50 Milliampere des Magnetverstärkers 200 den erforderlichen Steuerstrom von 25 Ampere oder mehr für die Anlaufkupplung 43 hervorzubringen. Wenn die Amplitude des Ausgangssignals des Magnet-Verstärkers ansteigt, wird der Verstärker 221 während eines immer größeren Teiles der positiven Halbwelle der Spannung zwischen den Klemmen Li und La leitend.

Wenn das an den Magnetverstärker angelegte Bezugssignal ansteigt, fließt daher ein immer stärkerer effektiver Strom durch die Kupplung 43, so daß der Schlupf der Kupplung in dem gleichen Maße verringert wird. Wenn dagegen das Ausgangssignal des Magnetverstärkers geringer wird, leitet der Verstärker 221 erst in einem späteren Teil der positiven Halbwelle, so daß ein geringerer effektiver Strom durch die Kupplung 43 fließt und der Schlupf der Kupplung sich vergrößert

Zur Erzeugung des bereits erwähnten Synchronisierungssignals für die Synchronisierung der einzelnen Pressen, wie beispielsweise der Pressen A und B, wird ein an sich bekannter Stromkreis verwendet, der in Fig.4 dargestellt ist Für jede der Pressen ist ein Synchro-Geber und ein Synchro-Empfänger vorgesehen. Die Rotoren 241 und 242 der Synchro-Geber TA bzw. TB sind mit der Welle eines Leitmotors 243 verbunden, der mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben werden kann und nach dessen Drehzahl und Phasenlage sich die einzelnen Pressen richten. Die Wicklungen der Rotoren 241 und 242 liegen an den Klemmen Li und La des Netzes. Die Rotoren 244 und 245 der Synchro-Empfänger der Pressen A bzw. B sind mit dem Antrieb der betreffenden Presse verbunden, wie dies in F i g. 1 für den Synchro-Empfänger RA dargestellt ist Die Statorwicklungen 251, 253 und 254 des Synchro-Gebers TA sind in Sternschaltung angeordnet und mit den ebenfalls in Sternschaltung angeordneten Statorwicklungen 255 bis 257 des Synchro-Empfängers A4 verbunden. In gleicher Weise . sind die Statorwicklungen 261 bis 263 des Synchro-Gef bers TB mit den Statorwicklungen 264 bis 266 des Synchro-Empfängers AB der Presse B verbunden.

Um eine Bezugsphasenlage vorzugeben, werden die Rotoren der Synchro-Geber TA und TB durch den Leitmotor 243 mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die der Größe des den Steuerstromkreisen 101 und 102 zugeführten Bezugssignals entspricht Zu diesem Zweck ist ein Transformator 270 (Fig.2) vorgesehen, dessen Primärwicklung 271 den Primärwicklungen 105 und 106 der Transformatoren 103 und 104 parallel geschaltet ist Die Sekundärwicklung 272 des Transformators 270 ist mit dem Eingang eines Steuerstromkreises 273 für den Motor 243 verbunden. Der Steuerstromkreis 273 ist ein zweistufiger Verstärker, ähnlich wie er in Fig.3 dargestellt ist

Die Rotorwicklungen 244 bzw. 245 (Fig.4) der Synchro-Empfänger sind mit dem Eingang eines Phasendiskriminatorstromkreises verbunden, welcher die an den Rotorwicklungen auftretenden Wechselspannungssignale in Gleichspannungssignale einer entsprechenden Polarität und Größe verwandelt Der Diskriminatorstromkreis ist in Fig.5 dargestellt Es versteht sich, daß für die Rotorwicklung 245 des Synchro-Empfängers RB ein ähnlicher Diskriminatorstromkreis vorhanden ist Der gezeigte Diskriminatorstromkreis enthält einen Eingangstransformator 281, dessen Primärwicklung 282 mit der Rotorwicklung 244 (Fig.4) verbunden ist Die mit einer Mittelanzapfung versehene Sekundärwicklung 283 des Transformators 281 ist mit den Basis-Emitter-Kreisen zweier Transistoren 284 und 285 verbunden. Die Kollektor-Emitter-Kreise der Transistoren 284 und 285 sind mit Belastungswiderständen 286 und 287 verbunden. Dioden 288 und 289 sperren den Strom in umgekehrter Richtung, der durch die Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 291 eines Transformators 292 erzeugt wird, dessen Primärwicklung 293 an den Netzklemmen L\ und La liegt An den Enden der Primärwicklung 293 liegt daher das gleiche Wechselspannungssignal an wie an der Rotorwicklung des Synchro-Gebers TA. Die Kondensatoren 293' und 294 dienen als Glättungskondensatoren.

Wenn die Rotoren 241 und 244 (Fig.4) des Synchro-Gebers TA und des Synchro-Empfängers RA die gleiche Phasenlage, d.h. Winkelstellung, haben, herrscht ein Gleichgewichtszustand, so daß an den Enden der Belastungswiderstände 286 und 287 (Fig.5) kein Ausgangssignal auftritt Bei unterschiedlicher Phasenlage jedoch tritt am Ausgang der Rotorwicklung 244 ein Wechselspannungssignal gleicher oder entgegengesetzter Phase auf, je nachdem ob der Rotor des Synchro-Empfängers RA gegenüber dem des Synchro-Gebers TA voreilt oder nacheilt Wenn das Wechselspannungssignal gleiche Phase hat, wird beispielsweise der Transistor 284 (F i g. 5) leitend, so daß an den Enden des Belastungswiderstandes 286 eine Gleichspannung auftritt Im umgekehrten Falle wird der Transistor 285 leitend, so daß am Belastungswiderstand 287 eine Gleichspannung auftritt

Das auf den Leitungen 215 und 216 erscheinende Ausgangssignal des Diskriminatorstromkreises gelangt, wie gesagt, an den Eingang 214 (F i g. 3) des Magnetverstärkers 200, in welchem es mit dem Bezugssignal aus dem Autotransformator 107 (F i g. 3) kombiniert wird. Als Folge davon wird ein korrigiertes Bezugssignal erhalten und nach entsprechender Verstärkung auf die Schleifringe der Anlaufkupplung 43 gegeben.

An die Stelle der vorausgehend, anhand der Fig.3 und 4 beschriebenen motorischen Ausführungsform kann, wie gesagt, eine elektronische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebssteuerung treten. Beide Ausführungsformen sind wegen des hohen Steuerstromes und der geringen Impedanz an ihrem Ausgang vorzüglich für die Steuerung einer Wirbelstromkupplung geeignet Die elektronische Ausführungsform weist jedoch gewisse Vorteile gegenüber der motorischen Ausführungsform auf. Hierzu gehört die sehr kurze Ansprechzeit infolge der weitergehenden Verwendung von Halbleiterelementen und ein hoher Grad von Stabilität infolge der Verwendung rückgekoppelter Kreise.

Fig.6 ist ein Blockschaltbild der wesentlichen Organe der elektronischen Ausführungsform. Hiernach werden allen Pressen einer Pressenstraße gleiche Bezugssignale zugeführt, die von den Sekundärwicklungen eines Transformators 301 abgenommen werden. In der Figur sind wieder nur zwei Pressen, nämlich die Pressen A und B, angedeutet Es versteht sich jedoch, daß die Anzahl der Pressen, die auf diese Weise gleichzeitig gesteuert werden können, praktisch unbegrenzt ist Da die Steuerungen der einzelnen Pressen unter sich gleich sind, genügt eine Beschreibung des Steuerstromkreises 302 der Presse A.

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Der Speisestromkreis 305 (Fig. 6) für die steuerbare Kupplung 43 stellt ein in sich rückgekoppeltes System dar. Er enthält einen Stromkreis 306, dessen Eingang 313 neben einem korrigierten Bezugssignal ein Signal für die jeweilige tatsächliche Drehzahl des Schwungrades 41 zugeführt wird, um die Anlaufkupplung 43 nur dann mit Strom zu speisen, wenn die durch das korrigierte Bezugssignal geforderte Drehzahl größer ist als die tatsächliche. Um ein Signal für die tatsächliche Drehzahl zu erhalten, ist mit der Welle des Schwungrades 41 ein Tachogenerator 307 verbunden. Sein Ausgangssignal wird über einen Brückengleichrichter 309 auf den Stromkreis 306 gegeben. Um ein korrigiertes Bezugssignal zu erhalten, wird das Bezugssignal von der betreffenden Sekundärwicklung des Transformators 301 durch einen Brückengleichrichter 311 gleichgerichtet und im Stromkreis 312 wieder mit einem Synchronisierungssignal kombiniert Der Stromkreis 312 kann aus der Schaltanordnung der Fig.4 zur Erzeugung eines Synchronisierungssignals und dem Diskriminatorstromkreis der Fig.5 zur Umwandlung dieses Signals in ein Gleichspannungssignal bestehen, welches dem Bezugssignal aus dem Transformator 301 überlagert wird. Ein normalerweise geschlossener Relaiskontakt Ri dient dazu, den Stromkreis 312 während der Vorbereitung für den Start der Pressenstraße, d.h. vor dem Einrücken der Hauptkupplung, kurzzuschließen.

Um den Antriebsmotor 28 vor Beschädigung durch Überlastung zu schützen, wird nun zusätzlich der Motorstrom in einer seiner drei Phasen durch einen Motorstromschutzkreis 314 überwacht, der den Stromkreis 306 unwirksam macht, d.h. sein Ausgangssignal auf Null zurückführt, wenn die Stromaufnahme des Motors einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet Dieser beträgt, wie gesagt, etwa 150% bis 175% des Nennstromes des Motors.

Ein zweiter Stromkreis 320 (ähnlich dem Stromkreis 306) steuert in einem rückgekoppelten Kreis die Drehzahl eines Leitmotors 321 nach Maßgabe der Drehzahl, die durch das Bezugssignal gefordert wird. Zu diesem Zweck liefert der Stromkreis 320 einen Ankerstrom für den Motor 321 nur dann, wenn die Drehzahl, die durch das am Eingang 322 des Stromkreises 320 erscheinende Signal gefordert wird, größer ist als die tatsächliche Drehzahl des Motors 321. Um ein Signal, das der tatsächlichen Drehzahl des Motors 321 entspricht, zu erhalten, ist ein Tachogenerator 323 auf der Welle des Motors 321 angeordnet, dessen Ausgangssignal über einen Brückengleichrichter 325 an den Eingang 324 des Stromkreises 320 gelangt

Während der Vorbereitung für den Start der Pressenstraße (d. h. bevor das Relais R Strom erhält und die Hauptkupplung eingerückt wird) wird an den Sekundärwicklungen des Transformators 301 ein Wechselspannungssignal als Bezugssignal für die Startdrehzahl hervorgebracht Das Primärsignal hierfür entstammt einem Startstromkreis 331 und gelangt an den Transformator 301 über einen normalerweise geschlossenen Kontakt R₂ und einen Verstärker 332. Gleichzeitig wird ein Gleichspannungssignal entsprechend der gewünschten Startdrehzahl aus einem Stromkreis 333 auf den Eingang 322 des Stromkreises 320 gegeben über einen normalerweise geschlossenen Kontakt R₃.

Da das Ausgangssignal des Tachogenerators 323 ein Maß für die tatsächliche Drehzahl des Leitmotors 321 ist, kann es in einem Komparatorstromkreis 334 mit dem Signal aus dem Stromkreis 331 verglichen werden, um nun automatisch das Relais R zu betätigen, sobald die Drehzahl des Motors 321 die vorgesehene Startdrehzahl erreicht hat Mit der Betätigung des Relais R werden die normalerweise geschlossenen Kontakte Ri bis A3 geöffnet und die normalerweise geöffneten Kontakte Ät bis Ri geschlossen. Als Folge davon erhält der Motor 321 nun ein Signal entsprechend demjenigen für die Arbeitsdrehzahl aus dem Stromkreis 333, und zwar über den Kontakt Rs. Dabei entstammt das an den Sekundärwicklungen des Transformators 301 erscheinende Bezugssignal letztlich dem Tachogenerator 323, dessen Ausgangssignal über den Verstärker 332 an die Eingangswicklung des Transformators 301 gelangt

Die Einzelheiten des Stromkreises 333 sind in F i g. 7 dargestellt Wieder sind zwei Potentiometerwiderstände, 342 und 344, zueinander parallel mit dem Netz verbunden. Von den Schleifern 343 und 345 der Potentiometer werden Wechselspannungssignale entsprechend der gewünschten Startdrehzahl bzw. Arbeitsdrehzahl abgenommen. Über den normalerweise geschlossenen Kontakt A3 bzw. den normalerweise geöffneten Kontakt Rs wird entweder das eine oder das andere dieser Signale auf die Leitungen 398 und 399 gegeben, die den Eingang 322 des Stromkreises 320 bilden. Wenn das Relais R (Fig.6) Strom erhält und damit den Kontakt R3 öffnet und den Kontakt Äs schließt erfolgt keine sprunghafte Änderung des Ausgangssignals, da der abgegriffene Teil des Potentiometerwiderstandes 344 im Verein mit einem Kondensator 345' ein ÄC-Glied bildet das den Anstieg in gewünschtem Maße verzögert Um die Leistung des Antriebsmotors 28 der Presse voll auszunutzen, wird die Zeitkonstante des ÄC-Gliedes vorzugsweise so gewählt, daß der Anstieg der Spannung an den Klemmen des Kondensators 345' vom Wert für die Startdrehzahl auf den Wert für die Arbeitsdrehzahl im wesentlichen linear erfolgt

Fig.8 zeigt wie das Synchronisierungssignal im Stromkreis 312 dem Bezugssignal aus dem Transformator 301 überlagert wird, um das korrigierte Bezugssignal zu erhalten. Wie aus dieser Figur ersichtlich, wird das an der betreffenden Sekundärwicklung 351 des Transformators. 301 erscheinende Bezugssignal durch einen V Brückengleichrichter 311 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 352 geglättet bevor ihm eine an den Klemmen von Widerständen 354 und 355 erscheinende Spannung überlagert wird, die wieder dem Ausgang der Belastungswiderstände 286 und 287 aus F i g. 5 entstammen kann. Wenn am Ausgang des Stromkreises nach F i g. 4 ein Ausgangssignal auftritt welches angibt, daß die Presse A voreilt, erzeugt der Diskriminatorstromkreis der F i g. 5 eine Spannung zwischen den Klemmen des Widerstandes 354 (F i g. 8), welche das Bezugssignal verringert Eilt dagegen die Presse A nach, so wird zwischen den Klemmen des Widerstandes 355 eine Spannung erzeugt die das Bezugssignal vergrößert Ein Einstellwiderstand 356 erlaubt es, die" Unterschiede der einzelnen Sekundärwicklung 351 des Transformators 301 zu kompensieren. Das korrigierte Bezugssignal erscheint auf den Leitungen 398' und 399', die den Eingang 313(Fi g. 6) des Stromkreises 306 bilden.

Der Stromkreis 306 für die Kupplung 43 und der Stromkreis 320 für den Leitmotor 321 (Fig.6) sind einander im wesentlichen gleich. Daher wird nachfolgend lediglich der Stromkreis 306 beschrieben, dessen Einzelheiten in Fig.9 dargestellt sind. Die Beschrei-

bung gilt für den Stromkreis 320 entsprechend, wenn an die Stelle des korrigierten Bezugsignals von den Leitungen 398' und 399' (F i g. 8) das auf den Leitungen 398 und 399 (Fig.7) erscheinende Ausgangssignal aus dem Stromkreis 333 (Fig.6), an die Stelle des Ausgangssignals aus dem Tachogenerator 307 dasjenige des Tachogenerators 323 und am Ausgang an die Stelle der Erregerwicklung der Kupplung 43 die Ankerwicklung des Motors 32t gesetzt wird.

Nach Fig.9 wird also das korrigierte Bezugssignal von den Leitungen 398' und 399' (F i g. 8) über einen Strombegrenzungswiderstand 401 dem Basis-Emitter-Kreis eines Transistors 403 zugeführt Dieses Signal hat eine Polarität, welche den Transistor 403 leitend zu machen sucht Um eine Erregung der Kupplung 43 jedoch zu verhindern, wenn das Schwungrad bereits eine Drehzahl hat, die der Größe des korrigierten Bezugssignals entspricht wird des weiteren ein Signal für die tatsächliche Drehzahl an den Basis-Emitter-Kreis des Transistors 403 mit einer Polarität angelegt, die den Transistor zu sperren sucht Um dieses Signal für die tatsächliche Drehzahl zu erhalten, wird das Ausgangssignal des Tachogenerators 307 über einen Transformator 405 auf den Eingang eines Brückengleichrichters 404 gegeben; das daraus hervorgehende gleichgerichtete Signal wird durch einen Kondensator ·

406 geglättet, bevor es über einen Einstellwiderstand

407 an den Basis-Emitter-Kreis des Transistors 403 gelangt .

Hat die Drehzahl bereits die gewünschte Größe erreicht oder überschritten, so ist das Signal für die tatsächliche Drehzahl gleich bzw. größer als das korrigierte BezugssignaL In diesem Falle erhält der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 403 eine Gegenvorspannung mit der Folge, daß die Kupplung 43 stromlos wird. Ist die tatsächliche Drehzahl jedoch geringer als die. augenblicklich vorgegebene Drehzahl, so erhält der Basis-Emitter-Kreis des Transistors eine Vorspannung in Aufsteuerrichtung, womit die Kupplung 43 erregt wird, um ein Drehmoment vom Antriebsmotor 28 auf das Schwungrad zu übertragen.

Der Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 403 wird durch einen im wesentlichen rechteckförmigen Strom gespeist Um diesen zu erhalten, liegt an den Netzklemmen L\ und L₂ ein Transformator 417, dessen Ausgang über einen Brückengleichrichter 416 an einen Widerstand 418 in Reihe mit einer Zenerdiode 419 gelegt ist Die Zenerdiode 419 erzeugt eine angenäherte Rechteckwelle, indem sie die Spitzen des gleichgerichteten Stromes abschneidet

Zur Verstärkung des Ausgangssignals des Transistors 403 ist ein gesteuerter Siliziumgleichrichter 421 vorgesehen, dessen Anoden-Kathoden-Kreis über eine den Rückstrom sperrende Schutzdiode 422, einen gewissermaßen frequenzvervielfachenden Kondensator 423 und die Primärwicklung 424 eines Transformators 425 mit dem Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 403 verbunden ist Die Steuerelektrode des Gleichrichters 421 liegt an der Verbindung zweier Spannungsteilerwiderstände 426 und 427. Die Funktion des Kondensators 423 setzt ein, sobald der Transistor 403 leitend wird. Zu Beginn der Leitung des Transistors befinden sich Anode und Kathode des Siliziumgleichrichters 421 auf gleichem Potential, so daß der Gleichrichter nichtleitend ist. Darauf aber wird der Kondensator 423 auf ein Potential aufgeladen, welches ausreichend ist um den Gleichrichter 421 leitend zu machen. Dann entlädt sich der Kondensator über den Gleichrichter, bis der Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode nicht mehr ausreichend ist um die Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten, usw. Dieser Vorgang wiederholt sich mit einer Frequenz, die durch die Zeitkonstanten der Lade- und Entladekreise des Kondensators 423 bestimmt ist Auf diese Weise werden an der Primärwicklung 424 des Transformators 425 Spannungsspitzen mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz erzeugt

Zur Verstärkung dieser Spannungsspitzen ist an die Sekundärwicklung 432 des Transformators 425 der Basis-Emitter-Kreis eines Verstärkungstransistors 431 über einen Strombegrenzungswiderstand 433 gelegt Um die Betriebsspannung für den Transistor 431 zu erzeugen, ist ein Transformator 434 vorgesehen, dessen Primärwicklung 435 mit den Netzklemmen L\ und L₂ verbunden ist Seine Sekundärwicklung 436 liegt am Eingang eines Brückengleichrichters 437, dessen Ausgangssignal durch einen Kondensator 438 geglättet und über einen Widerstand 441 und einen Emitterladewiderstand 442 dem Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 431 zugeführt wird.

Um den erforderlichen Strom für die Erregung der Kupplung 43 zu liefern, ist ein Brückengleichrichter 445 vorgesehen, dessen Eingang mit den Netzklemmen L\ und L₂ verbunden ist Dem Eingang dieses Brückengleichrichters sind mehrere Selengleichrichter 446 parallel geschaltet um Stromspitzen zu unterdrücken. Zur Steuerung des Kupplungsstromes derart, daß die Kupplung sogleich, aber nur dann Strom erhält, wenn eine größere Drehzahl gefordert wird, ist der Ausgang des Brückengleichrichters 445 mit der Erregerwicklung der Kupplung über einen gesteuerten Siliziumgleichrichter 447 verbunden. Der Steuerkreis des Siliziumgleichrichters 447 liegt an dem Emitter-Ladewiderstand 442, so daß der Gleichrichter nur dann Strom durchläßt wenn an den Enden dieses Widerstandes ein Signal erscheint, das eine erhöhte Drehzahl fordert

Die Wicklung der Kupplung 43 bzw. der Anker des Motors 321, an den Ausgangsklemmen 443 und 444 stellt eine hochinduktive Belastung dar. Daher ist um den gesteuerten Siliziumgleichrichter 447 in den Stand zu setzen, den erforderlichen Haltestrom zu ziehen, ein Widerstand 448 in Reihe mit einem Kondensator 449 an die Klemmen 443 und 444 gelegt In ähnlicher Weise ist um einen Entladungsweg für den in der induktiven Belastung gespeicherten Strom zu schaffen, eine Diode 451 mit den Klemmen 443 und 444 verbunden. Schließlich ist zum Schutz des Steuerelektroden-Kathoden-Stromkreises des Siliziumgleichrichters 447 dem Ladewiderstand 442 eine der Strombegrenzung dienende Diodenkette 452 parallel geschaltet

Erwähnt sei noch, daß der in Fig.6 gezeigte Motorschutzstromkreis 310 über die Klemmen 464 und 465 (F i g. 9) auf den Transistor 431 einzuwirken vermag, um diesen und damit auch den gesteuerten Siliziumgleichrichter 447 zu sperren, wenn die Stromaufnahme des Antriebsmotors 28 einen gefährlichen Wert annimmt

In Abänderung der vorausgehend beschriebenen Antriebssteuerungen ist es auch möglich, eine bestimmte Presse der Pressenstraße als Leitpresse zu verwenden und die übrigen Pressen als Folgepressen laufen zu lassen.

In diesem Fall werden Drehzahl und Beschleunigung der Leitpresse in der gleichen Weise gesteuert wie vorausgehend hinsichtlich der Presse A beschrieben. Die Antriebe der Folgepressen werden jedoch anstatt

durch das betreffende Bezugssignal durch ein Steuersignal gesteuert, das einem durch die Leitpresse angetriebenen Tachogenerator entstammt Dieses Signal wird in der gleichen Weise verwendet, wie das Bezugssignal im Falle der Leitpresse. Ein korrigiertes

Steuersignal wird hieraus erhalten, indem das Steuersignal in jeder der Folgepressen in der beschriebenen Weise mit einem Synchronisierungssignal kombiniert wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Antriebssteuerung für Pressen, insbesondere Hochleistungspressen in Pressenstraßen, bei denen von der mit Arbeitsdrehzahl anzutreibenden Pressenhauptwelle auch Werkstückübergabeeinrichtungen u. dgL angetrieben sind, mit einem Antriebsmotor, einem beim Anlauf auf die Arbeitsdrehzahl zu beschleunigenden Schwungrad, einer zwischen Antriebsmotor und Schwungrad angeordneten, zum Schutz gegen Überlastung des Antriebsmotors drehmomentgesteuerten Anlaufkupplung, z. B. Wirbelstromkupplung, und einer zwischen Schwungrad und Pressenhauptwelle angeordneten, bei einer vorgegebenen Schwungraddrehzahl einrückbaren Hauptkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Anlaufkupplung (43) steuerndes Bezugssignal die Drehzahl des Schwungrades (41) vor Einrücken der Hauptkupplung (47) auf einen unterhalb der Arbeitsdrehzahl liegenden Wert (Startdrehzahl) begrenzt und nach Einrücken der Hauptkupplung auf den der Arbeitsdrehzahl entsprechenden Wert stetig ändert

2. Antriebssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einrücken der Hauptkupplung (47) automatisch über einen Vergleicher (334) erfolgt, der eine Übereinstimmung zwischen einem festen und einem aus einem Tachogenerator (323) stammenden Spannungssignal feststellt

3. Antriebssteuerung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch — vorzugsweise einstellbare — Referenzspannungsquellen (331; 342,343) für die Festwerte des Bezugssignals entsprechend der Start- bzw. der Arbeitsdrehzahl, die durch ein mit dem Einrücken der Hauptkupplung (47) betätigbares Relais (R, S) abwechselnd einschaltbar sind, wobei mit der betreffenden Referenzspannungsquelle (342, 343) ein die Änderungsgeschwindigkeit des Bezugssignals bestimmendes ÄC-Glied (342, 345') verbun- den ist

4. Antriebssteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal einem durch einen Verstellmotor (109) verstellbaren Spannungsteiler (107) entnommen wird, wobei der Verstellmotor durch ein Steuersignal gespeist wird, das aus einem Vergleich einer jeweiligen Referenzspannung mit dem Bezugssignal hervorgeht, und daß die Änderungsgeschwindigkeit des Bezugssignals durch Änderung der Größe des Steuersignals einstellbar ist

5. Antriebssteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Stromkreis (306), in dem ein — vorzugsweise intermittierender — Erregerstrom für die Anlaufkupplung (43) auf Grund eines Vergleiches des gegebenenfalls korrigierten Bezugssignals mit dem Signal eines mit dem Schwungrad (41) gekuppelten Tachogenerators (307) gewonnen wird.

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