DE1937276C - Impulssteuersystem zur Speisung mehre rer Elektromotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Impulssteuersystem zur Speisung mehrerer Elektromotoren mit Impulsen gleicher Polarität und mittels einer Steuereinrichtung veränderbarer mittlerer Energie.

Bei der Impulssteuerung mehrerer Elektromotoren besteht ein Problem darin, die Elektromotoren einerseits voneinander unabhängig und andererseits voneinander abhängig betreiben zu können.

Soll nur ein einzelner Motor von einem Impulsgenerator aus gesteuert werden, so ergeben sich lediglich Probleme hinsichtlich der noch zulässigen Impulsfolgefrcquenz; der Elektromotor kann innerhalb eines relativ großen Bereichs geregelt werden. Sollen jedoch mehrere Elektromotoren zur gleichen Zeit voneinander unabhängig angesteuert werden, dann müßte bisher für jeden Motor eine Impulssteuereinrichtung vorgesehen werden, da sonst Lastschwingungen auftraten, die den gemeinsamen Betrieb der Motoren störten.

Es ist beispielsweise eine Impulssteuereinrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung von gleichstromgespeisten Triebfahrzeugen bekannt geworden, bei der für jeden Motor ein geeigneter Gleichstromsteller verwendet wird, wobei die einzelnen Gleichstromsteller zueinander phasenverschoben arbeiten. Es wird also nach diesem bekannten Prinzip der zur Verfugung stehende Gleichstrom zu keinem Zeitpunkt von zwei oder mehreren Motoren gleichzeitig gezogen, sondem immer nur von einem Motor. Dieses bekannte System ist jedoch insofern umständlich, als jeder Motor einen eigenen Gleichstromsteller erfordert und die Gleichstromsteller zeitlich aufeinander abgestimmt angesteuert werden müssen. Darüber hinaus ist der maximale, von einem Motor gezogene Strom sehr begrenzt, da ein unleres, relativ großes Tastverhältnis nicht unterschri'tcn werden darf und der von einem Motor gezogene maximale Strom von der Anzahl der verwendeten Motoren abhängig ist, also mit zunehmender Motorzahl immer kleiner wird (Zeitschrift »ETZ-A«, Band 87, 1966, Heft 5, S. 165 bis 170).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, derartige Impulssteuersysteme bei gleichbleibender Leistungskapazität und Variationsmögiichkeit im Sinne einer weitgehenden Reduzierung des elektronischen Aufwandes zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Impulsstcuersystem der eingangs genannten Art darin, daß erfindunsggemaß für alle Motoren nur ein Impulsgenerator vorgesehen ist, dessen Ausgangsimpulse über eine Schaltungsanordnung wahlweise den Motoren gemeinsam oder nur einem Motor bzw. einzelnen Motoren für sich zugeführt sind, wobei im letzteren Falle der übrige Motor bzw. die übrigen Motoren direkt an die Gleichspannungsquelle anschließbar ; ind.

Es hat sich gezeigt, daß die zuvor erwähnten Lastschwingungen bei relativ niedriger Leistungsaufnähme der einzelnen Motoren kaum ins Gewicht fallen, sich jedoch bei großer Leis'ungsaufnahme der Motor stärker bemerkbar machen. Bei großer Leistungsaufnahme werden die Motoren erfindungsgemäß jedoch nicht mehr an den Impulsgenerator, sondem direkt an die Gleichspannungsquelle angeschlossen.

Damit werden die Motoren bei großer Leistungsaufnahme wirkungsvoll gegeneinander entkoppelt.
Ein Impulssteuersystem mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung benötigt daher, bei gleichem durchfahrbaren Leistungsbereich, einen sehr viel geringeren elektronischen Aufwand als die bekannten derartigen Impulssteuersysteme.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Steuereinrichtung Schalter aufweist, weiche die Motoren zum Teil oder alle von dem Impulsgenerator direkt an die Stromversorgung umschalten, wenn die Ausgangsgröße aus dem Impulsgenerator ihren Maximalwert erreicht hat. Dabei kann weiter vorgesehen sein, daß nach Erreichen des Maximalwertes der Ausgangsgröße des Impulsgenerators die nicht direkt an die Stromversorgung angeschlossenen Motoren von dem Impulsgenerator mit einer reduzierten mittleren Ausgangsgröße gespeist werden.

Außerdem kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß die Steuereinrichtung und deren Schalter von einem einzigen beweglichen Teil aus betreibbar sind.

Äußerst vorteilhaft läßt sich das Impulsstcuersystcm nach der vorliegenden Erfindung in einen batterieangetriebenen Gabelstapler einbauen. Hier kann beispielsweise mindestens ein Motor für den Fahran-

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irieb des Wagens, also als Schleppmotoi, und mindestens ein Motor zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe vorgesehen sein, um mil letzterer Lasten anheben und absenken zu können.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Impulssteuersystem am Beispiel eines solchen Gabelstaplers und unter Hinweis auf die Zeichnung naher erläutert.

In der Zeichnung ist eine Impulseinheit 10 gezeigt, durch welche die Spannung zwischen den Leitungen 11 und 12 gesteuert wird. Zwischen diese Leitungen ist ein Schleppmotor mit einem Anker 14 und einer Feldwicklung 15 geschaltet. Die Feldwicklung 15 kann in bekannter Weise durch Doppelschalter 16. 17 und 18, 19 mit dem Anker 14 in Reihe geschaltet und umgepolt werden, wodurch der Schleppmotor ein- oder ausgeschaltet und die Drehrichtung des Motors für eine Vorwärts- und eine Rückwärtsbewegung, des Gabelstaplers geändert werden kann. Zwischen die Leitungen 11 und 12 sind ferner ein in Ruhestellung geschlossener Schalter 21 eines Kontaktgebers 22, die Feldspule 24 und der A nker 25 eines Reihenschluß-Pumpenmotors und ein Pumpenmotorschalter 27 in Reihe geschaltet.

Die Leitung 12 ist an den positiven Anschluß der Versorgungsbatterie angeschlossen. Line Leitung 29 verbindet den Pumpenmotor über einen in Ruhestellung offenen Schalter 30 des Kontaklgebers 22 mit dem negativen Anschluß der Versorgungsbatterie. Die Spule 32 des Kontaktgebers 22 ist mit einem Ende an einem Anschluß der Versorgungsbatterie angeschlossen und kann über ein Paar in Ruhestellung offener Kontakte 35 eines Fußschallers 36 mit dem anderen Anschluß der Versorgungsbatterie verbunden werden.

Die Steuerung des Systems wird durch ein Fußpedal 37 vorgenommen, das mechanisch (wie mit der gestrichelten Linie 38 angezeigt ist) an den Fußschalter 36, u d wie durch die gestrichelte Linie 39 angedeutet ist, an den Gleitkontakt 40« eines Potentiometers 40 angelenkt ist, das die Impulseinheit 10 in bekannter Weise steuert. In Ruhestellung des Fußschalters 36 ist der Potentiometerwiderstand voll eingeschaltet.

Der Fußschalter 36 enthält ein zweites Paar in Ruhestellung geschlossener Kontakte 41, die einen Widerstand 44 überbrücken, der in Reihe mit dem Potentiometer 40 geschaltet ist. Parallel zum Widerstand 44 liegt außerdem ein in Ruhestellung geschlossener Schalter <*5, der mechanisch (wie mit der gestrichelten Linie 46 angezeigt ist) an den Pumpenmotorschalter 27 angelenkt ist. Der Fußschalter 36 enthält ein drittes Paar in Ruhestellung offener Kontakte 47, von denen einer über die Erregerspule eines Überbrückungsschalters 50 und Ruhekontakte 46« mit der Leitung 12 und der andere mit dem negativen Anschluß der Versorgungsbatterie verbunden ist. Der Überbrückungsschalter 50 verbindet die Leitung 11 direkt mit dem negativen Anschluß der Versorgungsbatteric.

Im folgenden soll nun die Funktionsweise der Schaltung beschrieben werden.

Zunächst sei angenommen, daß der Gabelstaplerfahrer nur eint; Last anheben will.

Der Fahrer schließt den Pumpenmotorschalter 27, wodurch der Pumpenmotor 24, 25 über das Potentiometer 40, die Kontakte 41, die Impulseinheit 10 und die Kontakte 21 an die Versorgungsbatterie geschaltet wird. Gleichzeitig werden die Kontakte 45 geöffnet. Der Fahrer drückt dann das Pedal 37. das zunähst nur den Gleitkontakt 40« des Potentiometers 40 bewegt. Dadurch wird die mittlere Energie der Impulse, die an den Punipenmolor abgegeben wird, erhöht, so daß letzterer beschleunigt. Wenn ein bestimmter Energiepegel erreicht ist, werden durch eine weitere Bewegung des Pedals 37 die Kontakte 35 des Fußschalters 36 geschlossen. Als Folge άιγΊ die Spule 32 des Kontaktgebers 22 erregt, der Schalter 30 wird geschlossen, der Schalter 21 wird geöffnet, und der Pumpenmotor wird von der Impulseinheit 10 abgetrennt und direkt an die Versorgungsbatterie angeschlossen.

Hs sei nun angenommen, daß der Fahrer wünscht.

nur vorwärts zu fahren, ohne eine Last anzuheben. Ausgehend vom Ruhezustand des Systems betätigt der Fahrer die Doppelschalter 16, 17 und 18, 19 derart, daß der Schleppmotor im richtigen Drehsinn über das Potentiometer 40 und die Impulseinheh 10

ao an die Versorgungsbatieri- angeschaltet wird. Der Fahrer betätigt dann das Peual 37. Der Gleitkontakt 40« des Potentiometers 40 wird bewegt, so daß der mittlere Energiegehalt der Impulse für den Schleppmotor erhöht wird, bis ein bestimmter Energiewert ei icicht wird. I ine weitere Bewegung des Pedals 37 schließt die Kontakte 47, wodurch der Überbrückungsschalter 50 in Betrieb gesetzt wird, so (laß dadurch der Schleppmotor direkt an die Versorgungv batterie angeschlossen wird.

Nimmt man nun an, daß der Fahrer wünscht, sowohl ein Anheben einer Last als auch eine Vorwärtsbewegung des Gabelstaplers zur gleichen Zeit durchzuführen, so muß der Fahrer, ausgehend vom Ruhezustand des Systems, in folgender Weise vorgehen.

Er schließt den Schalter 27, um den Pumpenmotor einzuschalten, und er betätigt die Doppelschalter 16. 17 und 18, 19, um den Schleppmotc; im richtigen Drehsinn einzuschalten. Der Pumpenmotor und der Schleppmotor sind parallel an den Ausgang der Impulseinheit 10 angeschlossen, die Ausgangsleistung verteilt sich auf beide Motoren.

Der Fahrer betätigt dann das Pedal 37. Der Gleitkontakt 40« des Potentiometers 40 wird bewegt, die mittlere Energie der Impulse, die von der Impulseinheit abgegeben wird, erhöht sich, so daß sowohl der Schleppmotor als auch der Pumpenmotor beschleunigen. Bei einer bestimmten Leistung wird durch eine weitere Bewegung des Pedals 37 der Fußschalter 36 betätigt, wodurch die Kontakte 35 und 47 gcschlossen werden. Mit dem Schließen der Kontakte 35 wird die Spule 32 des Kontaklgebers 22 erregt und hierdurch der Pumpenmotor von der Impulseinheit 10 abgetrennt und direkt an die Batterie angeschlossen; die maximale Hebegeschwindigkeit wird erreicht.

Das Schließen der Kontakte 47 hat normalerweise zur Folge, Jaß der Überbrückungsschalter 50 in Aktion tritt, um den Schleppmotor direkt an die Stromversorgung anzuschließen. Jedoch sind dem Schalter 27 Verriegelungskontakte 46« zugeordnet, so daß, wenn letztere geschlossen werden, das Schließen der Kontakte 47 den Umgehungskontaklgeber 50 nicht einschalten kann, so daß der Schlepprr.olor nicht direkt an die Stromversorgung angeschlossen wird, sondern weiterhin von der Impulseinheit 10 gespeist wird.

Gleichzeitig mit der Betätigung der Komtakie 35 und 47 werden die Kontakle 41 geöffnet, und da voraussetzungsgemäß der Schalter 27 geschlossen ist.

sind die Kontakte 45 ebenfalls geöffnet. Als Ergebnis ist der Widerstand 44 nicht mehr durch die Kontakte 41 überbrückt, sondern liegt in Reihe mit dem Potentiometer 40, wodurch die Spannung an dem Gleitkontakt 40 λ des Potentiometers 40 verkleinert und die mittlere Energie der Impulse, die von der Impuiscinlieit abgegeben werden, herabgesetzt wird. Durch das Einschalten des Widerstandes 44 kann die Leistungsabgabe der linpulscinhcit z.U. soweit herabgesetzt werden, daß der Schlcppmotor nicht schneller als zuvor bei der Parallelschaltung mit dem Pumpenmoior läuft. FZs ist daher weiterhin z. B. möglich, den Gabelstapler nur zentimeterweise vor- oder zurückzufahren.

In einer abgewandelten Ausführiingsform der Schaltung kann durch einen von Hand betätigbaren Schalter 44 a der Widerstand längs der gestrichelt eingezeichneten Leitung überbrückt werden. Damit lassen sich in einfacher Weise verschiedene Fahrgeschwindigkcilsbcrcichc bei maximaler Anhebccc-■>ch windigkeit ermöglichen.

Das Potentiometer kann so bemessen sein, daß,

wenn der Schalter 27 geschlossen ist und das Pedal 37 in Ruhestellung ist, der Pumpmotor noch nicht anspricht: das Anheben beginnt erst mit dem Nieclerdrücken des Pedals 37. Obwohl dies nicht gezeigt ist.

so kann die Schaltungsanordnung so eingerichtet sein, daß ein Niederdrücken des Pedals 37 auch zum Anfahren des Gabelstaplers erforderlich ist.

Die Erfindung wurde im einzelnen an einem Gabclstapler beschrieben. Es ist offensichtlich, daß sie auch zur Steuerung irgendwelcher ähnlicher Systeme verwendet werden kann, die zwei oder mehrere Motoren besitzen, z. B. zur Kransteuerung oder zur Steuerung eines Gerätes zum Anheben und Bewegen von Behältern.

Weist das System mehr als zwei Moloren, z. B. zwei Motorengruppen auf. so können die Motoren auch so gesteuert werden, daß innerhalb einer Motorgruppc in der niedrigsten Leistungsstufc nur einer

ao der Motoren läuft, während die übrigen der Gruppe angehalten sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. lmpulssteuersysiem zur Speisung mehrerer Elektromotoren mit Impulsen gleicher Polarität und mittels einer Steuereinrichtung veränderbarer mittlerer Energie, dadurch gekennzeichnet, daß für"alle Motoren (14, 15; 24, 25) nur ein Impulsgenerator (10) vorgesehen ist, dessen Ausgangsimpulse über eine Schaltungsanordnung (16.Ί7, 18, 19, 22, 27) wahlweise den Motoren (14, 15; 25, 25) gemeinsam oder nur einem Motor bzw. einzelnen Motoren für sich (14, 15 bzw. 24, 25) zugeführt sind, wobei im letzteren Falle der übrige Motor bzw. die übrigen Moloren (24, 25 bzw. 14, 151 direkt an die Gleichspannungsquelle anschließbar sind.

2. ImnuLiteuersystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40, 40«, 37) Schalter (35, 47) aufweist, weiche die Motoren (14, 15; 24, 25) zum Teil oder alle von dem Impulsgenerator (10) direkt an die Stromversorgung umschalten, wenn die Ausgangsgröße aus dem Impulsgenerator (10) ihren Maximalwert erreicht hat.

3. Impulssteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen des Maximalwerts der Ausgangsgröße des Impulsgenerator (10) .'ie nicht direkt an die Stromversorgung angeschlossenen Motoren von dem Impulsgenerator mit einer reduzierten mittleren Ausgangsgröße gespeist sind.

4. Impulssteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40, 40«) und deren Schaller von einem einzigen beweglichen Teil (37) aus betreibbar sind.

5. Impulssteuersystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in einen batterieangetriebenen Gabelstapler eingebaut ist.