DE2729935A1

DE2729935A1 - Antriebsvorrichtung fuer arbeitsmaschinen, insbesondere mit grossem massentraegheitsmoment

Info

Publication number: DE2729935A1
Application number: DE19772729935
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Leiber; Hans Joerg Ruesch
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1977-07-02
Filing date: 1977-07-02
Publication date: 1979-01-18
Also published as: US4241817A; JPS5413890A; DE2729935C2; FR2395972A1; IT1156822B; GB1596904A; IT7849868A0

Description

U. _ München, den 29. 6. 1977

^iTATS""¹"¹ ~^T 2503 Ueh/fo 400.00

SJRiS ^PL453 2729935

Antriebsvorrichtung für Arbeitsmaschinen, insbesondere mit großem Massenträgheitsmoment

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist und auf ein Verfahren zum Bremsen dieser Antriebsmaschine.

Es sind abbremsbare Antriebsvorrichtungen für Arbeitsmaschinen mit hohem Massenträgheitsmoment bekannt, die mit Hilfe einer Wirbelstrombremse gebremst werden. Diese Anlagen sind teuer und das Abbremsen benötigt verhältnismäßig viel Zeit.

Der Erfindung liegt eine preisgünstigere Antriebsvorrichtung zugrunde, die schneller abbremsbar ist. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Antriebsvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist ferner das Merkmal des Anspruchs 2 vorteilhaft, wobei insbesondere die Merkmale des Anspruchs 3 dem sicheren und schnellen Abbremsen dienen.

Zum Steuern des Abbremsvorgangs einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung ist eine Ausgestaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 vorteilhaft. Eine andere ebenfalls günstige Ausge staltung der Erfindung beschreibt Anspruch 5« Anspruch 6 beschreibt ein vorteilhaftes Verfahren zum Abbremsen einer Arbeitsmaschine, insbesondere mit großem Massenträgheitsmoment.

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen, die mit den Figuren 1 bis k gezeigt sind, erläutert.

Fig. 1 zeigt den Schaltplan einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt den Schaltplan einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Viskositäts-Regelkupplung für die Erfindung und zwar im eingekuppelten Zustand.

Fig. k zeigt die Kupplung nach Fig. 3 im ausgekuppelten Zustand.

Fig. 1 zeigt den Schaltplan für eine Antriebsvorrichtung für eine Arbeitsmaschine 1, beispielsweise eine Schlagmühle, mit einem großen Massenträgheitsmoment. Diese Antriebsmaschine wird von einem Elektromotor 2 aus über eine Klauenkupplung 3 und eine Viskositäts-Regelkupplung k angetrieben. Die Viskositäts-Regelkupplung wird unten anhand der Figuren 3 und k beschrieben. Zwischen dem Elektromotor bzw. der Klauenkupplung und der Viskositäts-Regelkupplung ist eine Scheibenbremse 5 vorgesehen, an deren Bremsscheibe 6 Bremsbacken 7 mittels eines pneumatisch antreibbaren Bremskolbens, der in einem Bremszylinder 8 geführt ist, andrückbar sind.

Eine Viskositäts-Regelkupplung zeigt Fig. 3. In einem Gehäuse 9 ist eine Antriebswelle 10 drehbar gelagert. Auf dieser Antriebs-

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welle sitzt drehfest eine Antriebsglocke 11 mit einer Außenverzahnung 12. Die Antriebsglocke wird mit radialem Abstand von einer Abtriebsglocke 13 umhüllt, die an einer Hohlwelle 15 befestigt ist. Auf der Hohlwelle sitzt drehfest ein Ritzel l6, das mit einem Zahnrad 17 kämmt, das auf einer Abtriebswelle 18 drehfest angeordnet ist. Diese Abtriebswelle ist mittels einer Scheibenkupplung 19 (Fig. l) mit der Mühlen-Antriebswelle 20 gekuppelt. In die Außenverzahnung 12 der Antriebsglocke und in die Innenverzahnung lk der Abtriebsglocke greifen wechselweise mit Innenverzahnung und Außenverzahnung versehene Lamellen 21 ein. Auf der Antriebswelle ist ein Druckkolben 22, in Umfangs- und Längsrichtung befestigt, angeordnet, auf dem ein Druckzylinder 23 nicht drehbar aber längsverschiebbar gelagert ist. Zwischen Druckkolben und Druckzylinder befindet sich ein Zylinderraum 2*4. Wird der Zylinderraum mit Druckmittel, z.B. Öl gefüllt, dann drückt der Druckzylinder auf die Lamellen, es wird eingekuppelt. Wird der Druck fortgenommen, dann heben Federn 25 den Druckzylinder von den Lamellen ab und es wird ausgekuppelt. Das Wesen der Viskositäts-Regelkupplung besteht darin, daß für den Druckzylinder und für die Spalte zwischen den Lamellen verschiedene Druckmittel-Kreisläufe vorgesehen sind. Der Druck auf den Druckzylinder ist regelbar und damit das von den Lamellen übertragene Drehmoment. Dieses geregelte Druckmittel ist im Beispiel zwar 01, es kann aber auch beispielsweise Luft sein. Für den Spalt zwischen den Lamellen ist ein Kühlölstrom vorgesehen, der aus dem Inneren der Antriebsglocke durch Radialbohrungen 26 den Spalten zwischen den Lamellen zugeführt wird und durch Abfluß-

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bohrungen 27 in einen Sammelbehälter 31 austritt. Die Abtriebsdrehzahl hängt also weitgehend von der Viskosität und der Schichtdicke des Kühlöls zwischen den Lamellen ab. Das Kühlöl wird von einer Kühlölpumpe 28 aus über eine nicht gezeichnete Leitung aus dem Sammelbehälter 31 abgesaugt und über ebenfalls nicht gezeichnete Leitungen der Kupplung zugeführt, wozu außen am Gehäuse ein Anschlußstutzen 29 vorgesehen ist. Von hieraus tritt das Kühlöl durch einen Ringspalt 30, der sich zwischen der Hohlwelle und der Antriebswelle befindet, dem Inneren der Antriebsglocke zu.

Das Druckmittel, im Beispiel Öl, zum Regeln der Viskositäts-Regelkupplung, im Folgenden Regelöl genannt, tritt an einer Zuführungsbuchse 32 in eine zentrale Bohrung 33 ein und wird von dort aus durch einen Kanal 3^ dem Zylinderraum 2k zugeführt.

Die folgende Beschreibung befaßt sich anhand des Schaltschemas Fig. 1 mit der Regeleinrichtung für die Reibungsbremse und die Viskositäts-Regelkupplung. An einer Leitwarte 35 (Steuerstand) ist eine Eingabe für das Steuern der Regelkupplung (Sollwerteingabe 36) und eine Eingabe für das Bremsen (Bremseingabe 37) vorgesehen. Von der Bremseingabe führt eine elektrische Bremsleitung 38,39 zu einem Verstärker 40, der über eine Verstärkerleitung kl mit der Spule eines elektromagnetischen Umschaltventils k2 verbunden ist. Mit diesem Umschaltventil kann eine zum Bremszylinder 8 führende pneumatische Bremsleitung kj wahlweise mit einer pneumatischen Versorgungseinrichtung kk (Kompressor u.s.w.) oder mit einem Auslaß k5 verbunden werden. Der Schaltplan zeigt

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ORiGfNAL INSPECTED

schcinatisch nebeneinander die zwei Stellungen des Umschaltventils 't2. Von der elektrischen Bremsleitung 381 39 geht eine Zweigleitung '16 ab, die zu einem Zeitverzögerungsglied k~7, z.B. ein Zeitrelais, führt, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Exklusiv-ODER-Glieds k8 verbunden ist. (Der Ausgang eines Exklusiv-ODEH-Glieds nimmt nur dann den Wert 1 an, wenn ausschließlich jeweils nur einer der beiden Eingänge den Wert 1 hat.) Die Sollwerteingabe 36 als Prozeß-Führungsgröße **9 und eine Prozeß-Regelgröße 50 (Istwert) werden in eine erste Vergleichsstelle 51a eingegeben und in einem Führungsregler 51 durch einen Sollwert-Istwert-Vergleich geregelt. Die Prozeßführungsgröße hängt von dem jeweiligen Prozeßergebnis ab, bei dem Ausführungsbeispiel also z.B. von der Dampfmenge des Kessels, der von dem in der Schlagmühle erzeugten Kohlenstaub beheizt wird. Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Glieds ist mittels der Verbindung 52 mit dem Eingang eines ODER-Glieds 53 verbunden, an dessen anderen Eingang eine Einrichtung für eine manuelle Betätigung 5't liegt. Der Ausgang des ODER-Glieds liegt am Eingang einer zweiten Vergleichsstelle 55a» deren Ausgang am Eingang eines IC-Glieds (Operationsverstärker) 55 angeschlossen ist.

An der Abtriebswelle l8 der Viskositäts-Regelkupplung k ist ein Istwertaufnehmer für die Abtriebsdrehzahl angeordnet, der an sich bekannt ist und daher nicht gezeichnet wurde. Der aufgenommene Wert dieses Istwertaufnehmers wird über eine Istwertleitung 57 dem Eingang eines Digital-Analogwandlers 58 zugeführt, dessen Ausgang am anderen Eingang der besagten zweiten Vergleichsstelle 55a liegt. (Siehe auch Einfügung auf Seite 8)

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Der Ausgang des IC-Glieds 55 wirkt über Verstärkerleitung 59 auf ein Servoventil 60 das zu dem Hydraulikkreislauf für das Regelöl gehört, mit dem der Druck auf die Lamellen 21 geregelt wird.

In dem besagten Hydraulikkreislauf saugt eine Pumpe 6l Öl aus einem Vorratsbehälter 62 an und fördert es über einen Filter und über Druckleitungen 6^,65 sowie die Zuführungsbuchse 32, der zentralen Bohrung 33 und den Kanal ")k dem Zylinderraum lh zu. An der Druckleitung 6^,65 ist das besagte Servoventil 60 angeschlossen, das den Druck des Regelöls je nach dem vom IC-Glied 55 abgegebenen Wert regelt. Die Hydraulikanlage ist mit den üblichen Elementen wie Druckanzeige, Überdruckventil, Verschmutzungsanzeige für den Filter u.a. ausgestattet, die nicht näher beschrieben zu werden brauchen.

Liegt an der Sollwerteingabe 36 kein Signal an, öffnet das Servoventil 60 vollständig, der Druck im Zylinderraum 2k fällt ab, die Lamellen 21 lüften (siehe Fig. k) und die Drehmomentübertragung auf die Mühle 1 ist unterbrochen. Der Bremsvorgang wird eingeleitet, indem ein Signal an der Bremseingabe 37 gegeben wird. Dadurch wird zunächst über 38,39,kO,k1,k2,kj die Scheibenbremse 5 in Tätigkeit gesetzt. Nach einer am Zeitglied k7 eingestellten Zeit, die gewährleistet, daß die Antriebswelle 10 zum Stillstand gekommen ist, liegt ein Signal am Exklusiv-ODER-Glied ^li7 an und die Viskositäts-Regelkupplung erhält über 52,53

55a
unter Mithilfe von 57t58 und über/55»59,60 einen Impuls zum Einkuppeln, wodurch die Arbeitsmaschine über die Viskositäts-Regelkupplung mit der stehenden Scheibenbremse verbunden wird, wobei die Bremsarbeit die besagte Kupplung bzw. das Kühlöl

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zwischen den Lamellen übernimmt.

Fig. 2 zeigt eine sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, bei der das Zeitglied durch ein UND-Glied 71 mit einem negierenden Eingang ersetzt ist. Die von der elektrischen Bremsleitung 38,39 bzw. der Bremseingabe kommende Zweigleitung kG liegt an einem Eingang (nicht negierend) des besagten UND-Gliedes 71 an.

An der Abtriebswelle 72 des Elektromotors, d.h. also im Drehmomentfluß vor der Viskositäts-Regelkupplung ^i ist ein Drehzahl-Istwertaufnehmer 73 angeschlossen, der seinen Wert über eine zweite Istwertleitung 7k an den negierenden Eingang des UND-Gliedes 71 abgibt. Der Ausgang des UND-Gliedes liegt wie bei dem vorher beschriebenen Schaltplan an einem Eingang des Exklusiv-ODER-Gliedes 'j8. Der weitere Regelkreis verläuft wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde.

Der Bremsvorgang ist ähnlich, wie vorher beschrieben wurde, jedoch erhält das Exklusiv-ODER-Glied von der Bremsseite aus nicht ein Signal nach einer eingestellten Zeit nach dem Einleiten des Bremsvorgangs, sondern von dem Drehzahl-Istwertaufnehmer 73 aus über die zweite Istwertleitung und den negierenden Eingang des UND-Glieds 71 und zwar dann, wenn der Drehzahl-Istwertaufnehmer die Drehzahl "0" meldet. Diese Ausführungsform kann durch die zwangsläufige Abhängigkeit von dem Stillstand der Abtriebswelle 72 bzw. der Antriebswelle 10 wegen der größeren Schaltsicherheit erhebliche Vorteile gegenüber der Verwendung eines Zeitgliedes haben.

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Einfügung

Das ODER-Glied 53, IC-Glied 55, Digital-Analogumwandler 58 und die Vergleichsstelle (Mischstelle) 55a stellen die wesentlichen Elemente eines Reglers dar, der ein Proportional-Regler oder Proportional-Integral-Regler oder Proportional-Integral-Differential-Regler od. dgl. je nach den Erfordernissen sein kann.

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Claims

S^I ό

Straft· M PL 453

TaMo* (MII) )»11

ANSPRACHE

1. Antriebsvorrichtung für Arbeitsmaschinen, insbesondere mit großem Massenträgheitsmoment , die mindestens aus einem Motor, insbesondere Elektromotor, einer Kupplung und einer Uremse besteht, gekonn/Pichnnt durch folgende Merkmale:

a. zwischen dem Motor (2 ) und der Arbeitsmaschine ( 1 ) ist eine Reibungskupplung ( k ) mit steuerbarem übertragbaren Drehmoment vorgesehen;

b. zwischen dem Motor ( 2 ) und der besagten Kupplung (k ) ist eine Reibungsbremse vorgesehen;

c. für die Reibungskupplung Cl) ist eine Steuereitirichtung vorgesehen, im wesentlichen bestehend aus:

el einem Istwertaufnehmer für die Abtriebsdrehzahl der

Reibungskupplung ( k ) ,
c2 einem Sollwertgeber für die Abtriebsdrehzahl der

Reibungskupplung ( k ) ,
c3 ein Regler ( 5 3 , ^r>5 , ^r>ß, 5^r>a ) für Regelung der besagten Abtriebsdrehzahl;

d. ein über den besagten Regler gesteuertes Stellglied, z.B. Servoventil (6θ), für die Reibungskupplung Ci);

e. eine Energiequelle (6l) für die Reibungskupplung.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung ( k ) eine Lamellenkupplung ist, deren Druck steuerbar ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Reibungskupplung ('l ) zwei Versorgungseinrichtungen vorgesehen sind, wobei die eine dem steuerbaren Druck auf die LameLlen und die andere der für das übertragene Drehmoment ausreichenden Druckmittelmenge zwischen den Lamellen dient.

¹I. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmn1 ο:

a. eine Bremseingabe (37) für die Reibungsbremse ( 5 );

b. eine Sollwerteingabe (36) für die Regelung der Abtriebsdrehzahl der Reibungskupplung;

c. die Bremseingabe (37) ist über ein Zeitverzögerungsglied (47) mittels eines ODER-Glieds (48) mit der Sollwerteingabe (36) verknüpft;

d. der Ausgang (52) des ODER-Glieds (48) ist mittels des Reglers (53,55,58,55a) mit dem Istwertaufnehmer für die Abtriebsdrehzahl der Reibungskupplung (4) verknüpft;

e. der Ausgang des Reglers (53,55.58,55a)» steuert die Energie für die Reibungskupplung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a. eine Bremseingabe (37) für die Reibungsbremse (5 )i

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b. eine Sollwerteingabe (36) für die Regelung der Abtriebsdrehzahl der Heibungskupplung;

c. die Bremseingabe ( 37) ist mit einem zweiten Istwertaufnehmer ( 73) für die Abtriebsdrehzahl des Motors ( 2 ) mittels eines UND-Gliedes (71) verknüpft;

d. der Ausgang des UND-Gliedes (7l) ist mit der Steuereingabe mittels eines ODEK-Glieds (48) verknüpft;

e. der Ausgang (52) des ODEIt-Glieds ist mittels eines Ver-

55a
knüpfungsglieds (53« 581 55/) mit dem Istwertaufnehmer für

die Abtriebsdrehzahl der Reibungskupplung (4) verknüpft; f· der Ausgang des Reglers steuert die Energie für die Reibungskupplung.

6. Verfahren zum Bremsen einer Arbeitsmaschine, insbesondere mit großem Massenträgheitsmoment, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

·. der Motor ( 2 ) wird von der Arbeitsmaschine ( 1 ) mittels einer Kupplung (4 ) abgekuppelt;

b. der abgekuppelte Motor wird mit einer Reibungsbremse (5 ) abgebremst;

c. die Antriebsmaschine wird mit steigender Kupplungskraft ■it der blockierten Bremse verbunden.

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