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Antrieb für Aufwickelspulen für Draht u. dgl. Die Erfindung bezieht
sich auf einen elektrischen Antrieb für eine Spule zum Aufwickeln von Draht od.
dgl. bei einer Dralitziehmaschine, die insbesondere durch einen Wechselstromasynchronmotor
angetrieben wird.
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Bisher wurden solche Spulen üblicherweise von dein Motor der Drahtziehmaschine
aus über Vorrichtungen, wie eine mechanische Gleitkupplung, mit Schlupf arbeitende
elektromagnetische Antriebe sowie Differentialschwungradkupplungen angetrieben.
Alle diese Vorrichtungen weisen erhebliche Nachteile und Mängel auf. Der wesentlichste
dieser Nachteile besteht darin, daß die Spannung des Drahtes beim Aufwinden auf
die Spule während der Beschleunigungslieriode der Drahtziehniaschine unmittelbar
nach deren Anlaufen schwierig zu regeln ist, und daß deshalb häufig ein Rucken des
Drahtes erfolgt sowie daß dem auf die Spule aufzuwickelnden Draht nicht in einfacher
Weise vor dem Anlaufen der Drahtzielimaschine eine Vorspannung erteilt werden kann.
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Zweck der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die automatisch
eine nahezu genaue Steigerung des Drehmoments der Spule während der Beschleunigung
der Maschine ergibt, ohne daß in irgend. einem Augenblick die Spannung des Drahtes
nachgibt urjd ohne daß Rucke auftreten können. Ein weiteres Merkmal der Erfindung
besteht in der Schaffung einer Anordnung, durch welche dem Draht eine Vorspannung
erteilt werden kann, bevor die Hauptdrahtziehmaschine anläuft. Ferner schafft die
Erfindung
eine leicht zu betätigende Einstellmöglichkeit sowohl
für das Aufspulen wie für die Vorspannung, welche so geeicht werden kann, daß die
einmal erzielten Ergebnisse leicht wiederholbar sind. Ein weiteres Merkmal besteht
in der Schaffung einer Anordnung, die Bestandteile verwendet, welche für andere
Zwecke üblich sind und daher normalerweise leicht zu geringen Kosten erhältlich
sind.
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Gemäß der Erfindung wird zum Antrieb der Aufwickelspule ein Asynchronmotor
verwendet, wobei die Spule unmittelbar auf der Motorwelle oder einer besonderen
getriebemäßig oder durch einen von der Motorwelle angetriebenen Riemen mit dieser
gekuppelten Welle angeordnet sein kann. Die Statorwicklung des Spulenmotors wird
mit der Statorwicklung des Drahtziehmaschinenmotors so verbunden, daß ein Strom
von derselben Stärke oder Ströme, deren Stärke in einem konstanten Verhältnis zueinander
steht, durch die beiden Statorwicklungen fließen.
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Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Abbildungen zwei Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben, und zwar zeigt Fig. i den Stator des Spulenmotors, der
unmittelbar mit dem Stator des Drahtziehmaschinenmotors verbunden ist, und Fig.
2 die Verbindung des Spulenmotors mit der Drahtziehmaschine über einen Transformator.
Gemäß Fig. i wird die Drahtziehmaschine durch einen Asynchronmotor i angetrieben,
dessen Statorwicklung 2 von einer Wechselstromquelle 3 über Schalter 4 und 5 gespeist
wird. Die nicht dargestellte Drahtspule wird durch einen Schleifringasynchronmotor
6 mit einer Statorwicklung 7 angetrieben. Die Wicklung 7 ist in Reihe mit der Statorwicklung
2 des Motors i geschaltet. Die Statorwicklung 7 liegt ferner in einem Hilfsstromkreis
8, der an die Pole a eines Schalters 5 angeschlossen ist. In jede Leitung 8 ist
ein veränderlicher Widerstand 9 eingeschaltet. Mit den Schleifringen io des Spulenmotors
6 ist ein veränderlicher Widerstand ii verbunden. Die Anordnung arbeitet in der
folgenden Weise: Vor dem Anlaufen des Drahtziehmaschinenmotors i wird der Schalter
5 in die Stellung gebracht, in der er mit den Polen a Kontakt macht, und der Schalter
4 geschlossen. Der Strom von der Wechselstromquelle 3 fließt nach der Statorwicklung
des Spulenmotors 6 und ist bestrebt, den Rotor desselben in Drehbewegung zu versetzen.
Diese Drehbewegung des Rotors wird jedoch dadurch verhindert, daß der von der Drahtziehmaschine
kommende Draht an der Spule fest ist. Das :Moment am Rotor ergibt daher eine Vorspannung
des an der Spule befestigten Drahtes. Der Betrag dieser Spannung kann durch Einstellung
des veränderlichen Widerstandes 9 auf den gewünschten Wert eingeregelt werden. Wenn
das Drahtziehen beginnen soll, so wird der Schalter 5 umgelegt und mit seinen Polen
b geschlossen. Die Wechselstromquelle ist nunmehr zusammen @nit der Statorwickhing
2 des Drahtziehmaschinenmoto s 2 in Reihe mit der Statorwicklurg des Spulermotors
6 geschaltet. Der Schalter 5 ist so ausgeführt, daß, wenn er von (!e:, Polen
a raeh den Polen b umgelegt wird, c'er Kontakt mit den ersteren aufrechterhalten
wird, bis der Kontakt mit den Polen b ordnungsgemäß erfolgt ist, so daß die Vorspannung
des Drahtes nicht vorübergehend verlorengeht.
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Sobald die Maschine läuft, kann die Spannung des auf die Spule aufgelaufenen
Drahtes durch geeignete Einstellung des veränderlichen Widerstandes ii eingeregelt
werden, dessen Änderung das Drehmoment, das auf die Spule durch den Spulenmotor
6 ausgeübt wird, verändert. Unter der Annahme, daß die Drahtziehgeschwindigkeit
im wesentlichen konstant ist, ist es klar, daß die Drehgeschwindigkeit des Spulenmotors
in dem Maße, in dein sich die Spule füllt, infolge der dadurch eintretenden Vergrößerung
des wirksamen Spulendurchmessers allmählich abnehmen muß. Deshalb muß der Schlupf
a des Spulenmotors 6 mit dem Ansteigen des Spulendurchmessers d größer werden, d.
h. der folgenden Beziehung entsprechen: a prop d. (i) Die günstigsten Aufspulbedingungen
liegen vor, wenn die Spannung des Drahtes nahezu konstant bleibt, d. h. das durch
den Spulenmotor ausgeübte Drehmoment T direkt proportional zu der Vergrößerung des
Spulendurchmessers ansteigt. Jedoch ändert sich das Drehmoment durch einen Schleifringasynchronmotor
mit dem Rotorwiderstand R, dem Quadrat der Spannung E und dem Schlupf a im Sinne
der Beziehung: ' T prop R - E2. a. (2)
Durch Kombination der
Gleichsingen (i) und (2) miteinander ergibt sich T prop R - E2
- d.
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Daher ist bei einer gegebenen Einstellung des Rotorwiderstandes R
über einen begrenzten Bereich von Spulendurchmessern T prop d, d.
h. die Bedingung, die oben festgelegt wurde, die geeignetste für den Aufspulvorgang.
Daher wird durch Verwendung der Antriebsart nach der Erfindung die notwendige Steigerung
des Drehmoments in dem Maße, in dem der Spulendurchmesser ansteigt, automatisch
erzielt.
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Es ist ferner klar, daß bei Benutzung der beschriebenen Anordnung
das durch den Spulenmotor ausgeübte Drehmoment die Zerreißspannung des Drahtes sehr
erheblich übersteigen kann, ohne daß die Gefahr eines Reißens des Drahtes auftritt,
weil dieses zusätzliche Drehmoment nur vorhanden sein kann, während die Maschine
und die Spule sich im Zustand der Beschleunigung befinden. Beispielsweise kann ein
Motor von 3 PS die Drahtziehmaschine treiben und ein :Motor von i PS die Spule,
wobei die Nennspannung des ersteren 3oo Völt und die des letzteren ioo Volt beträgt,
im Falle einer Schaltung in Reihe mit einer 400-Volt-Stromquelle. Der im Aufspulen
begriffene Draht kann eine Zerreißspannung von 5 kg besitzen und das vorstehende
Drehmoment des Spulenmotors so eingestellt werden, daß die Vorspannung 2,5 kg beträgt.
Wenn der Hauptmotor eingeschaltet wird, so kann der Anlaufstrom in der Größenanordnung
des 6- bis iofachen des Vollaststromes liegen und in dem Spulenmotor ein Drehmoment
hervorrufen,
das, wenn es nicht teilweise durch die Beschleunigung
der Spulenmasse und des Spulenmotors selbst aufgenommen wird, eine Spannung ergeben
würde, die ein Mehrfaches der Zerreißspannung des Drahtes beträgt. Weiin die Maschine
ihre endgültige Geschwindigkeit erreicht, sinkt die Stromstärke allmählich auf den
Wert ab, der notwendig ist, um sie mit dieser Geschwindigkeit zu treiben, und der
dann der Nennlaststrom sein kann oder kleiner als dieser ist.
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Die Anordnung nach Fig, i kann durch Ersatz der variablen Widerstände
9 und ii durch variable Drosseln oder durch variable Drosseln und Widerstände abgeändert
werden.
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Fig.2 zeigt eine Änderung der Ausführungsform der Fig. i, bei welcher
an Stelle des Schleifringm0tOr> b ein 1\UrZ5ClilUßlailfer 12 die Spule i antreibt.
Die Statorwicklung des Motors 12 ist mit der Statorwicklung des Drahtziehmaschinenmotors
über den "Transformator 13 verbunden, dessen primäre und/oder sekundäre Wicklungen
mit variablen Anzapfungen versehen ist. In den Fig. i und 2 sind die gleichen Teile
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Anordnung gemäß Fig. 2 arbeitet im
wesentlichen in der g;eichen Weise wie nach Fig. i. Die Vorspannung wird durch eine
geeignete Einstellung des variablen Widerstandes und/oder der Drossel g erzielt,
während die Betriebsspannung durch eine geeignete Einstellung der Anzapfungen des
Transformators 1.3 geregelt werden kann. Gemäß der obigen t@lcicl@i@ng
(2)
T prop R. E2. Q ist bei einem Kurzschlußläufermotor
der Widerstand des 1Zo>tors R koin-tant und daher T prop E2. a.
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Durch Kombination dieser Gleichung mit der Gleichung (i) ergibt sich
die Beziehung T prop E2 - d.
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Die der Statorwicklung des Motors 12 zugeführte Spannung E kann durch
Einstellung der Anzapfungen des Tninsformators 13 geregelt werden, und deshalb ändert
sich bei einer gegebenen Einstellung der Spannung E das durch den Spulertmotor ausgeübte
Drehmoment unmittelbar mit der Vergrößerung des Spulendurchmessers, wodurch, wie
oben erläutert, die günstigste Vorbedingung für das Aufspulen geschaffen wird.
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Die Einstellung der variablen Widerstände und/oder Drosseln g und
ii bei der Anordnung nach Fig. i und die Einstellung des variablen Widerstandes
und oder der Drosseln q sowie der Anzapfungen des Transformators 13 bei der Anordnung
gemäß Fig. 2, welche die günstigsten Bedingungen für einen gegebenen Drahtziehvorgang
ergeben, können festgelegt werden, so daß diese Bedingungen wieder geschaffen werden
können, wenn es notwendig ist, denselben Drahtziehvorgang später zu wiederholen.
Wahlweise können die verschiedenen Regelvorrichtungen mit Skalen versehen sein,
die so geeicht sind, daß sie die genaue Einstellung für das Aufspulen von Draht
verschiedener Größen und/oder Werkstoffe anzeigen.