DE10001094A1 - Optimal braking of printing machines, involves deriving armature current demand value from armature current for previous print operation using linear function - Google Patents

Optimal braking of printing machines, involves deriving armature current demand value from armature current for previous print operation using linear function

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Abstract

The method involves feeding a constant demand value for the armature braking (IB) current to an armature current regulator (RA) during a braking phase, whereby the demand value is dependent on the magnitude of the armature current (IA) in a drive motor (M) during the preceding printing operation. The demand value is derived from the armature current for the previous print operation using a linear function. Independent claims are also included for the following: an arrangement for optimal braking of printing machines.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum optimalen Bremsen von Druckmaschinen.The invention relates to a method and a device for optimal braking of Printing machines.

In Druckmaschinen werden in der Regel Gleichstrom-Nebenschluß-Antriebe mit netzgeführ­ ten Stromrichtern eingesetzt, die ein elektrisches Bremsen ermöglichen, indem der Antriebs­ motor durch den Stromrichter als Generator geschaltet und der Ankerbremsstrom entspre­ chend dem programmierten Bremsregime geregelt wird.As a rule, direct current shunt drives with mains supply are used in printing presses ten converters are used, which enable electrical braking by the drive motor switched by the converter as a generator and the armature brake current corresponds is regulated according to the programmed braking regime.

Neben dem elektrischen Bremsen sind elektromechanische Bremsen vorgesehen, die entwe­ der als zusätzliche Sicherungsmaßnahme dienen oder in einer zweiten Bremsphase zuge­ schaltet werden (DE 195 04 069 A1).In addition to the electric brakes, electromechanical brakes are provided, which either serve as an additional safety measure or in a second braking phase be switched (DE 195 04 069 A1).

Der Bremsvorgang erfolgt dabei entweder mit konstantem maximalen Bremsmoment, d. h. konstantem maximalen Ankerbremsstrom (DE 44 13 047 C2), oder auf einer Drehzahlkennli­ nie mit variablem Bremsmoment (DE 41 37 482 A1), wobei in Abhängigkeit von der ge­ wählten Drehzahl-Zeit-Kennlinie auch hier Zeitabschnitte mit maximalem Bremsmoment auftreten.The braking process takes place either with a constant maximum braking torque, i. H. constant maximum armature brake current (DE 44 13 047 C2), or on a speed characteristic never with variable braking torque (DE 41 37 482 A1), depending on the ge chose the speed-time characteristic here, too. Periods with maximum braking torque occur.

Obwohl das maximale Bremsmoment nur bei maximalen Maschinendrehzahlen nmax wirklich benötigt wird, erfolgt das Abbremsen bisher aus jedem beliebigen Drehzahlbereich n < nmax heraus mit größtmöglichem Bremsmoment. Das insbesondere bei geringen Maschinendreh­ zahlen dadurch auftretende schlagartige Abbremsen erhöht jedoch den Verschleiß innerhalb des mit höchster Präzision gefertigten Antriebsräderzuges und wirkt sich negativ auf die wei­ tere Druckqualität aus.Although the maximum braking torque n only at maximum engine speeds max really needed, braking takes place far from any speed range n <n max out with the greatest possible braking torque. However, the sudden braking that occurs in particular at low machine speeds increases the wear within the drive wheel train manufactured with the highest precision and has a negative impact on the further printing quality.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das elektrische Bremsen an Druckmaschi­ nen derart zu verbessern, dass die Beanspruchung des Antriebsräderzuges beim Abbremsen so gering wie möglich gehalten wird.The object of the present invention is therefore the electric braking on Druckmaschi NEN to improve such that the stress on the drive wheel train when braking so is kept as low as possible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des entsprechenden Verfah­ rens- bzw. Vorrichtungsanspruches.This task is solved by the characteristic features of the corresponding procedure rens or device claim.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren oder mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Bremsmoment des Antriebsmotors auf die aktuelle Druckmaschinendrehzahl abgestimmt und das maximal eingesetzte Bremsmoment an die zulässige dynamische Beanspruchung des Antriebsräderzuges angepasst, so dass der Antriebsräderzug und die damit verbundenen Ma­ schinenelemente geschont werden und eine hohe Druckqualität über lange Zeit gewährleistet wird.Through the method according to the invention or with the device according to the invention the braking torque of the drive motor is matched to the current printing machine speed and the maximum braking torque applied to the permissible dynamic load of the  Drive wheel train adjusted so that the drive wheel train and the associated Ma machine elements are protected and high print quality is guaranteed over a long period of time becomes.

In der vorliegenden Erfindung werden die für eine Bremsmomentregelung vorteilhaften re­ gelungstechnischen Eigenschaften von fremderregten Gleichstrom-Nebenschluß-Motoren ge­ nutzt, bei denen zwischen Antriebs- bzw. Bremsmoment und Ankerstrom Proportionalität be­ steht.In the present invention, the advantageous for a braking torque control re gelungstechnischen properties of separately excited DC shunt motors ge uses, where proportionality between drive or braking torque and armature current stands.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung erläutert.The invention is explained using an exemplary embodiment and a drawing.

In der Zeichnung ist ein Gleichstrom-Nebenschluß-Antriebsmotor M einer Druckmaschine DM dargestellt, der von einem netzgeführten Stromrichter in bekannter Weise geregelt wird. Der Stromrichter beinhaltet u. a. neben einem Leistungsteil LA zur Erzeugung des Anker­ stroms und der Ankerspannung, einen Regler RA für den Ankerstrom und die Ankerspan­ nung, dem neben der zentralen Maschinensteuerung MS die erfindungsgemäße Ankerbrems­ strom-Sollwerteinrichtung AS, bestehend aus Berechnungseinrichtung RE, Sollwertspeicher SS und Sollwertgeber SG, zugeordnet ist. Der Ankerbremsstrom-Sollwerteinrichtung AS ist eine Überwachungseinrichtung ÜE für den Ankerstrom des Antriebsmotors vorgeordnet, die kontinuierlich den Ankerstrom IA des Antriebsmotors M erfasst. Dieser Wert wird vom Reg­ ler RA des Stromrichters zur Verfügung gestellt, anderenfalls wird der Ankerstrom IA über eine Hallsonde oder einen Shunt im Ankerstromkreis des Antriebsmotors M erfasst.In the drawing, a direct current shunt drive motor M of a printing press DM is shown, which is regulated in a known manner by a mains-operated converter. The power converter includes, in addition to a power unit LA for generating the armature current and the armature voltage, a regulator RA for the armature current and the armature voltage, which, in addition to the central machine control MS, the armature brake current setpoint device AS according to the invention, consisting of calculation device RE, setpoint memory SS and Setpoint generator SG, is assigned. The armature brake current setpoint device AS is preceded by a monitoring device ÜE for the armature current of the drive motor, which continuously detects the armature current I A of the drive motor M. This value is made available by the controller RA of the converter, otherwise the armature current I A is detected via a Hall probe or a shunt in the armature circuit of the drive motor M.

Der kontinuierlich von der Überwachungseinrichtung ÜE für den Ankerstrom an die Berech­ nungseinrichtung RE der Ankerbremsstrom-Sollwerteinrichtung AS übermittelte Betrag des Ankerstroms IA wird dort gemäß der linearen Funktion
The amount of the armature current I A continuously transmitted by the monitoring device ÜE for the armature current to the calculation device RE of the armature brake current setpoint device AS is there according to the linear function

|IB| = K . |IA| (K = 1,1. . .1,5)
| I B | = K. | I A | (K = 1.1. .1.5)

in einen der aktuellen Maschinendrehzahl entsprechenden Sollwert für den Ankerbremsstrom IB transformiert und in einem Sollwertspeicher SS abgelegt.transformed into a target value corresponding to the current engine speed for the armature brake current I B and stored in a target value memory SS.

Die Ankerbremsstrom-Sollwerteinrichtung AS und der Stromrichter sind der Maschinensteue­ rung MS zugeordnet. The armature braking current setpoint device AS and the converter are the machine control tion MS assigned.  

Der Regler RA regelt die Ankerspannung so, dass der Antriebsmotor M eine vorgegebene Drehzahl nsoll lastunabhängig erreicht bzw. beibehält. Den Drehzahlsollwert nsoll erhält der Stromrichter von der Maschinensteuerung MS und den Drehzahl-Istwert nist des Antriebsmo­ tors M von einem im Antriebsmotor integrierten Drehzahlgeber Gi. In bekannter Weise führt der Regler RA bei Vorgabe eines neuen Drehzahl-Sollwertes nsoll durch die Maschinensteue­ rung MS die Drehzahl des Gleichstrom-Antriebsmotors M entsprechend programmierter Zeit­ rampen nach.The controller regulates the RA armature voltage in such a way that the drive motor M to n a predetermined speed independent of the load reached, respectively maintained. N to the speed reference value received by the converter from the machine control MS and the actual speed value n is the Antriebsmo M tors of an integrated in the drive motor speed encoder Gi. In a known manner, the controller RA ramps up the speed of the DC drive motor M in accordance with the programmed time when a new setpoint speed value n is to be set by the machine control MS.

Die Maschinensteuerung MS steht mit nicht darstellten NOT-AUS-Tastern bzw. Maschinen­ schutz-Vorrichtungen in Wirkverbindung.The machine control MS is equipped with emergency stop buttons or machines (not shown) protection devices in operative connection.

Erfolgt nun über diese eine Störungsmeldung, veranlasst die Maschinensteuerung MS, dass der Stromrichter den Antriebsmotor M zum Bremsen als Generator schaltet. Das Vorzeichen des Ankerstroms IA kehrt sich dabei um. Gleichzeitig erhält der Sollwertgeber SG der Anker­ bremsstrom-Sollwerteinrichtung AS von der Maschinensteuerung MS den Befehl, den letzten während des vorangegangenen Druckbetriebes im Sollwertspeicher SS abgelegten Sollwert für den Ankerbremsstrom IB an den Regler RA für die Dauer der Bremsphase zu übermitteln. Da das vom Antriebsmotor M aufgebrachte Antriebsmoment MA etwa dem durch die Druck­ maschine DM verursachten drehzahlabhängigen Lastmoment ML entspricht und für Gleich­ strom-Nebenschluß-Motoren M ~ IA gilt, wird die Druckmaschine DM also mit einem dem (2,1. . .2,5) fachen Antriebsmoment MA entsprechenden Bremsmoment MB gebremst
If a fault message is now issued via this, the machine control MS causes the converter to switch the drive motor M as a generator for braking. The sign of the armature current I A is reversed. At the same time, the setpoint generator SG of the armature brake current setpoint device AS receives the command from the machine control MS to transmit the last setpoint for the armature brake current I B stored in the setpoint memory SS during the previous printing operation to the controller RA for the duration of the braking phase. Since the drive torque M A applied by the drive motor M corresponds approximately to the speed-dependent load torque M L caused by the printing machine DM and applies to direct current shunt motors M ~ I A , the printing machine DM is therefore equipped with a (2.1. .2.5) times the drive torque M A corresponding braking torque M B braked

MB,Ges = MB + ML = (1,1. . .1,5) MA + MA = (2,1. . .2,5) MA.M B, Ges = M B + M L = (1.1.. .1.5) M A + M A = (2.1.. .2.5) M A.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der Vorrichtung werden einerseits geringe Bremszeiten erreicht und andererseits erfolgt der Bremsvorgang in für den Antriebsräderzug schonungsvoller Weise.With the method or the device according to the invention, on the one hand, small Braking times reached and on the other hand, the braking process takes place for the drive wheel train gentle way.

Sollte durch die Ankerstromüberwachungseinrichtung ÜE während des Bremsens festgestellt werden, dass durch einen Fehler in der Regelungselektronik der Ankerbremsstrom IB vom vorgegebenen Sollwert wesentlich abweicht, d. h. entweder der Antriebsmotor M zu stark bestromt oder die beabsichtigte Bremswirkung nicht erzielt wird, schaltet die Maschinensteu­ erung MS den Stromrichter stromlos und die vorhandene (nicht dargestellte) elektromechani­ sche Sicherheitsbremse zu, so dass die Druckmaschine DM im Störungsfall sicher zum Still­ stand kommt. If the armature current monitoring device ÜE determines during braking that an error in the control electronics causes the armature brake current I B to deviate significantly from the specified setpoint, i.e. either the drive motor M is energized too much or the intended braking effect is not achieved, the machine control MS switches the Power converter without power and the existing (not shown) electromechanical safety brake, so that the printing press DM comes to a safe standstill in the event of a fault.

BezugszeichenlisteReference list

AS Ankerbremsstrom-Sollwerteinrichtung
DM Druckmaschine
Ga AS armature brake current setpoint device
DM printing machine
G a

Winkel-/Drehzahlgeber an der Druckmaschine
Gi Angle / speed sensor on the printing press
G i

interner Drehzahlgeber im Antriebsmotor
IA internal speed sensor in the drive motor
I A

Ankerstrom, Anker-Antriebsstrom
IB Armature current, armature drive current
I B

Anker-Bremsstrom
IBmax Armature braking current
I Bmax

durch Maschinenkonfiguration vorgegebener maximaler Ankerbremsstrom
M Antriebsmotor, Drehmoment
MA maximum armature braking current specified by machine configuration
M drive motor, torque
M A

Antriebsmoment des Antriebsmotors
ML Drive torque of the drive motor
M L

Lastmoment der Druckmaschine
MB Printing machine load moment
M B

Bremsmoment des Antriebsmotors
MB,ges Braking torque of the drive motor
M B, sat

Gesamt-Bremsmoment von Druckmaschine und Antriebsmotor
nist Total braking torque of the printing press and drive motor
n is

Ist-Drehzahl der Druckmaschine
nsoll Actual speed of the printing press
n should

Soll-Drehzahl der Druckmaschine
RA Regler für Ankerstrom und Ankerspannung
RE Berechnungseinrichtung innerhalb der AS
SG Sollwertgeber innerhalb der AS
SS Sollwertspeicher innerhalb der AS
ÜE Überwachungseinrichtung für den Ankerstrom des Antriebsmotors
Target speed of the printing press
RA regulator for armature current and armature voltage
RE calculation facility within the AS
SG setpoint generator within the AS
SS setpoint memory within the AS
ÜE monitoring device for the armature current of the drive motor

Claims (7)

1. Verfahren zum optimalen Bremsen von Druckmaschinen mit durch einen Räderzug ver­ bundenen Druckwerken und mindestens einem Gleichstrom-Antriebsmotor, dessen An­ kerstrom mit Hilfe eines Stromrichters geregelt wird, wobei das elektrische Bremsen mit konstantem Ankerstrom erfolgt, gekennzeichnet dadurch, dass ein vom Betrag des Anker­ stroms (IA) des Antriebsmotors (M) während des vorangehenden Druckbetriebes abhängi­ ger Betrag des Ankerbremsstromes (IB) als konstanter Sollwert dem Ankerstromregler (RA) des Stromrichters für die Dauer der Bremsphase zugeführt wird.1. A method for optimal braking of printing presses by a gear train connected printing units and at least one DC drive motor, whose ker current is regulated with the aid of a converter, the electrical braking being carried out with a constant armature current, characterized in that one of the amount of the armature current (I A ) of the drive motor (M) during the preceding printing operation dependent amount of the armature brake current (I B ) is supplied as a constant setpoint to the armature current regulator (RA) of the converter for the duration of the braking phase. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den Anker­ bremsstrom (IB) nach einer linearen Funktion aus dem Ankerstrom (IA) während des vor­ hergehenden Druckbetriebes berechnet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the target value for the armature brake current (I B ) is calculated according to a linear function from the armature current (I A ) during the previous printing operation. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den Anker­ bremsstrom (IB) das 1,1 bis 1,5fache des Ankerstromes (IA) während des vorhergehenden Druckbetriebes beträgt und durch einen der Maschinenkonfiguration entsprechenden Ma­ ximalwert (IB,max) begrenzt ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the target value for the armature braking current (I B ) is 1.1 to 1.5 times the armature current (I A ) during the previous printing operation and by a maximum value corresponding to the machine configuration (I B, max ) is limited. 4. Vorrichtung zum optimalen Bremsen von Druckmaschinen mit durch einen Räderzug verbundenen Druckwerken, einer Maschinensteuerung, einem netzgeführten Stromrichter für die Regelung des Antriebsmotors und einer Ankerstromüberwachungseinrichtung, die den Betrag des Ankerstromes des Antriebsmotors erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ankerstromüberwachungseinrichtung (ÜE) und dem Stromrichter eine An­ kerbremsstrom-Sollwerteinrichtung (AS) angeordnet ist, die dem Stromrichter für die Dauer der Bremsphase einen aus dem Betrag des Ankerstromes (IA) während des vorher­ gehenden Druckbetriebes berechneten konstanten Sollwert (IB) für den Ankerbremsstrom zuführt.4.Device for optimal braking of printing presses with printing units connected by a gear train, a machine control, a network-controlled converter for regulating the drive motor and an armature current monitoring device which detects the amount of armature current of the drive motor, characterized in that between the armature current monitoring device (ÜE) and the converter is arranged at an armature brake current setpoint device (AS) which supplies the converter with a constant setpoint (I B ) for the armature brake current calculated from the amount of armature current (I A ) during the previous printing operation for the duration of the braking phase. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ankerbremsstrom- Sollwerteinrichtung (AS) folgende Elemente integriert sind
  • a) eine Berechnungseinrichtung (RE), die den Betrag des Ankerbremsstromes (IB) aus den von der Überwachungseinrichtung für den Ankerstrom (ÜE) übermittelten Strom­ werten (IA) nach einer linearen Funktion berechnet und den Betrag des berechneten Ankerbremsstromes (IB) auf einen der Maschinenkonfiguration entsprechenden Maxi­ malwert (IBmax) begrenzt, wenn der berechnete Betrag den vorgegebenen Maximalwert (IBmax) übersteigt,
  • b) ein Sollwertspeicher (SS), der den von der Berechnungseinrichtung (RE) ermittelten Betrag für den Ankerbremsstrom (IB) speichert,
  • c) ein Sollwertgeber (SG), der den zuletzt gespeicherten Ankerbremsstrom-Sollwert (IB) an den Ankerstromregler (RA) des Antriebsmotors (M) übergibt, sobald das elektrische Bremsen eingeleitet wird.
5. The device according to claim 4, characterized in that the following elements are integrated in the armature brake current setpoint device (AS)
  • a) a calculation device (RE) which calculates the amount of the armature braking current (I B ) from the current values (I A ) transmitted by the monitoring device for the armature current (ÜE) according to a linear function and the amount of the calculated armature braking current (I B ) limited to a corresponding one of the machine configuration Maxi malwert (I Bmax), if the calculated amount exceeds the predetermined maximum value (I Bmax),
  • b) a setpoint memory (SS) which stores the amount for the armature brake current (I B ) determined by the calculation device (RE),
  • c) a setpoint generator (SG), which transfers the last stored armature brake current setpoint (I B ) to the armature current controller (RA) of the drive motor (M) as soon as the electric braking is initiated.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung (RE) den 1,1 bis 1,5fachen Betrag des von der Überwachungseinrichtung (ÜE) übermit­ telten Ankerstromes (IA) an den Sollwertspeicher (SS) übergibt, wenn der berechnete Be­ trag des Ankerbremsstromes (IB) kleiner als der vorgegebene Maximalwert (IBmax) ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the calculation device (RE) transfers the 1.1 to 1.5 times the amount of the armature current (I A ) transmitted by the monitoring device (ÜE) to the target value memory (SS) when the calculated one Amount of the armature brake current (I B ) is less than the predetermined maximum value (I Bmax ). 7. Verfahren nach Anspruch 3 oder Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert (IBmax) aus folgenden Maschinenparametern ermittelt wird:
  • a) Maximales zulässiges Bremsmoment, welches durch das Antriebsritzel ohne signi­ fikanten Verschleiß übertragen werden kann,
  • b) Maximaler technisch zulässiger Ankerbremsstrom, festgelegt durch die Motor­ nennleistung und/oder die Auslegung des Stromrichters.
7. The method according to claim 3 or the device according to claim 6, characterized in that the maximum value (I Bmax ) is determined from the following machine parameters :
  • a) maximum permissible braking torque which can be transmitted by the drive pinion without significant wear,
  • b) Maximum technically permissible armature brake current, determined by the nominal motor power and / or the design of the converter.
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