DE1137796B - Verfahren zum Erzielen eines ruckfreien Anfahrens bei elektrischen Antrieben mit mechanischer Haltebremse und Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Erzielen eines ruckfreien Anfahrens bei elektrischen Antrieben mit mechanischer Haltebremse und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzielen eines ruckfreien Anfahrens bei elektrischen Antrieben mit mechanischer Haltebremse, welche vor dem Lüften durch ein vom Antriebselektromotor ausgeübtes Drehmoment entlastet wird und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens..
• Bei elektrischen Antrieben, insbesondere solchen für Fahrzeuge und Hebezeuge, tritt von der Lastseite her auch im Stillstand ein Drehmoment auf die Antriebsmaschine auf, welches durch eine mechanische Haltebremse aufgenommen wird. Wenn bei solchen Antrieben beim Anfahren die mechanische Bremse gelüftet wird, kann bis zur Einstellung des richtigen Drehmoments des Antriebsmotors die Last je nach Last- und Bewegungsrichtung etwas voraus- oder zurücksacken. Bei durch einen Führer bedienten Antrieben kann dieses Durchsacken vom Führer durch geschickte Bedienung der Bremse und der Antriebssteuerung vermieden werden. Bei automatisch arbeitenden Antrieben erfolgt jedoch das selbsttätige Anfahren ruckartig, was nachteilig empfunden wird.
• Nach der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem ein ruckfreies Anfahren dadurch erreicht wird, daß das von der mechanischen Haltebremse aufgenommene Drehmoment vor dem Anfahren nach Betrag und Richtung gemessen, in eine elektrische Größe umgewandelt und auf die Speisequelle des Antriebsmotors zur Einwirkung gebracht wird, so daß der Antriebsmotor ein Drehmoment zur Entlastung der Bremse entwickelt, worauf die Bremse anchließend gelüftet und der Beschleunigungsvorgang eingeleitet wird.
• Es sind bereits Bremsvorrichtungen für elektrische Antriebe bekannt, bei denen die Bremse beim Einschalten des Motors durch ein dem Motordrehmoment entgegengesetztes Reaktionsmoment gelüftet wird, d. h. bei denen der Motor eingeschaltet wird, der dann mit seinem Reaktionsmoment die Bremse lüftet. Das Bremsdrehmoment bei diesen bekannten Einrichtungen wird jedoch nicht gemessen, und es ist keine variable Speisequelle für den Motor zur Einstellung des notwendigen, zwischen einem positiven und negativen, beliebig variierbaren Motordrehmomentes vorhanden. Derartige Bremseinrichtungen weisen einen eigenen Bremslüfter auf, der in keiner Beziehung zum Motordrehmoment mehr steht. Ein ruckfreies Anfahren ist nicht möglich.
• Die Anordnung der Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß dieselbe ein mit der mechanischen Haltebremse und mit mindestens einem Verstärker in Wirkungsverbindung stehendes Kraft-bzw. Drehmomentmeßgerät aufweist, welches das von der mechanischen Haltebremse aufgenommene Drehmoment in eine elektrische Größe umwandelt, mit welcher die Speisequelle des Antriebselektromotors über den Verstärker gesteuert wird.
• In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ausführung der Anordnung für einen Antrieb für Aufzüge mit Ward-Leonard-Schaltung mit Messung des Drehmomentes an der mechanischen Haltebremse und Fig. 2 eine Variante mit Messung des Drehmomentes an der Welle.
• In Fig. 1 ist mit 1 eine Treibscheibe bezeichnet, auf welcher Tragseile 2 in bekannter Weise durch Friktion mitgenommen werden. Das eine Ende des Tragseiles 2 trägt eine nicht gezeichnete Aufzugskabine, und am anderen Ende ist in bekannter Weise ein Gegengewicht angeordnet. Als Antriebselektromotor dient ein fremderregter Gleichstrommotor 3 mit einem Rotor 3.1 und einer konstant erregten Feldwicklung 3.2. Mit 4 ist die auf der gleichen Welle wie die Treibscheibe 1 sitzende Bremsscheibe bezeichnet. Auf die Bremsscheibe 4 wirkt eine Backenbremse 5, welche während der Fahrt des Aufzuges durch einen nicht dargestellten Bremslüfter gelüftet wird. Die Hebel 5' der Bremse 5 sind im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen in einem Balken 6 gelagert, welcher einen Arm 7 trägt. Der Balken 6 ist an beiden Enden mit Rollen 8 ausgerüstet, welche in kreisbogenförmigen Kulissen 9 geführt sind und so eine Verschwenkung der ganzen Bremse um den Mittelpunkt der Bremsscheibe 4 erlauben.
• Das auf die Bremse 5 wirkende Drehmoment wird durch ein Kraftmeßgerät 10 gemessen, welches bei 11 ortsfest, aber schwenkbar gelagert und an den Arm 7 angeschlossen ist. In dieser Weise wird das Kraftmeßgerät 10 je nach der Richtung des Drehmomentes auf Zug oder Druck beansprucht. Es kann sich um ein Gerät bekannter Bauart handeln, bei dem die Kraft eine elastische Verformung eines Meßkörpers bewirkt und welche Verformung durch Widerstands-, Kapazitäts-, oder Induktivitätsänderung als elektrische Größe erscheint. Wesentlich ist nur, daß die gemessene Kraft bzw. das Drehmoment nach Betrag und Richtung elektrisch angezeigt wird. Es ist ferner vorausgesetzt, daß das Gerät mit Hilfe einer bekannten Brückenschaltung die gemessene Kraft als Spannungs- bzw. Stromsignal darstellt, welches einem Vorverstärker 12 zugeführt wird. Im. Vorverstärker 12 wird das erhaltene Signal verstärkt. Der Vorverstärker 12 steuert einen Leistungsverstärker 13, und dieser speist über einen Schalter 15 die Feldwicklung 14.2 eines Generators 14, dessen Rotor 14.1 mit dem Rotor 3.1 des Antriebsmotors zur bekannten Ward-Leonard-Schaltung verbunden ist. Ferner ist zwischen dem Kraftmeßgerät 10 und Vorverstärker 12 ein Umschalter 16 vorgesehen, durch welchen nach dem Anfahren die Regelabweichung der Geschwindigkeitsregelung für die Fahrt des Aufzuges auf den Vorverstärker 12 gegeben werden kann.
• Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß die Last in der Aufzugskabine auf die Bremse 5 ein Drehmoment im Uhrzeigersinn bewirkt. Dadurch wird das Kraftmeßgerät 10 auf Zug beansprucht. Wenn eine Fahrt eingeleitet wird, wird die Feldwicklung 3.2 des Gleichstrommotors 3 erregt und der Schalter 15 geschlossen. Das vom Kraftmeßgerät 10 abgegebene Signal bewirkt über den Vorverstärker 12 und den Leistungsverstärker 13 eine Erregung der Feldwicklung 14.2 des Generators in dem Sinne, daß im Rotorstromkreis 14.1-3.1 ein Leonard-Strom solcher Richtung fließt, daß der Motor 3 ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn entwickelt. Dadurch wird die Bremse 5 vom Drehmoment der Last entlastet. Die ganze Anordnung bildet einen geschlossenen Regelkreis. Auf der Bremse 5 bleibt nur noch ein verschwindend kleines Restmoment - die statische Regelabweichung -, das erforderlich ist, um den Strom im Rotorstromkreis aufrechtzuerhalten. Der Motor 3 hat jetzt also das Drehmoment von der Bremse übernommen, so daß beim anschließenden Lüften der mechanischen Haltebremse kein Ruck auftritt. Nach dem Lüften der Bremse wird das Kraftmeßgerät 10 durch den Umschalter 16 vom Vorverstärker 12 getrennt. Während der Fahrt können der Vorverstärker 12 und der Leistungsverstärker 13 zweckmäßigerweise zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit herangezogen werden. Dabei würde dem Eingang des Vorverstärkers 12 über den Umschalter 16 die Differenz der Soll- und Istwerte der Geschwindigkeit zugeführt.
• Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier findet ein Drehmomentmesser 17 bekannter Bauart Anwendung, der zwischen der Treibscheibe 1 und der Bremsscheibe 4 von der Welle getragen wird. Das nach Betrag und Richtung dem Drehmoment entsprechende Signal wird von den Schleifringen 17.1 durch Bürsten 18 abgenommen und dem Vorverstärker 12 zugeführt.
• Die Anordnung nach Fig. 2 arbeitet im übrigen genau gleich wie die Anordnung nach Fig. 1.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen. An Stelle der angedeuteten kontinuierlich wirkenden Kraft- bzw. Drehmomentmeßgeräte können auch solche mit Kontakten, d. h. diskontinuierlich arbeitende verwendet werden.
• An Stelle der dargestellten kontinuierlich arbeitenden Verstärker können auch Widerstände im Motorstromkreis, die stufenweise kurzgeschlossen werden, in Anwendung kommen. Diese Ausführung wird z. B. verwendet, wenn es sich um ein Traktionsfahrzeug handelt, das von einer Stromquelle konstanter Spannung gespeist wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Erzielen eines ruckfreien Anfahrens bei elektrischen Antrieben mit mechanischer Haltebremse, welche vor dem Lüften durch ein. vom Antriebselektromotor ausgeübtes Drehmoment entlastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das von der mechanischen Haltebremse aufgenommene Drehmoment vor dem Anfahren nach Betrag und Richtung gemessen, in eine elektrische Größe umgewandelt und auf die Speisequelle des Antriebsmotors zur Einwirkung gebracht wird, so daß der Antriebsmotor ein Drehmoment zur Entlastung der Bremse entwickelt, worauf die Bremse anschließend gelüftet und der Beschleunigungsvorgang eingeleitet wird.
2. 2. Anordnung zur Erzielung eines ruekfreien Anfahrens bei Antrieben mit mechanischer Haltebremse und Antriebselektromotor zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ein mit der mechanischen Haltebremse (4) und mit mindestens einem Verstärker (12,13) in Wirkungsverbindung stehendes Kraft- bzw. Drehmomentmeßgerät (10) aufweist, welches das von der mechanischen Haltebremse aufgenommene Drehmoment in eine elektrische Größe umwandelt, mit welcher die Speisequelle des Antriebselektromotors über den Verstärker gesteuert wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker einen Vorverstärker (12) und einen Leistungsverstärker (13) aufweist, welch letzterer die Feldwicklung (14.2) eines Generators (14) speist, dessen Rotor (14.1) mit dem Rotor des Antriebsmotors in Verbindung steht.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Haltebremse (5) um den Mittelpunkt der Bremsscheibe schwenkbar gelagert ist.
5. S. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremshebel (5') der mechanischen Haltebremse (5) an einem Balken (6) gelagert sind, welcher an beiden Enden in kreisbogenförmigen Kulissen (9) geführte Rollen (8) trägt.
6. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßgerät (17) zur Erzeugung der elektrischen Größe direkt an der Welle der Bremsscheibe (4) angeordnet ist.
7. 7. Anordnung nach den Ansprüchen 2,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentmeßgerät (17) Schleifringe (17.1) aufweist, von denen die elektrische Größe durch Bürsten (18) abgenommen und dem Verstärker (12) zugeführt wird. In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 834 714; Betriebsanleitung (Opel Olympia, Record), Ausgabe März 1959 der Adam Opel Aktiengesellschaft, Rüsselheim am Main, S. 13.