DE29511722U1 - Drive unit for a cable drum - Google Patents

Drive unit for a cable drum

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Description

1
Antriebsaggregat für eine Kabeltrommel1
Drive unit for a cable drum

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für eine Kabeltrommel zum spiral- und lagenförmigen Auf- und Abwikkeln einer trommelbaren Hochspannungs- oder Niederspannungsleitung für ortsbewegliche Einrichtungen, wie Krane, Hebezeuge und dergleichen, mit einem Antriebsmotor und einer Regeleinrichtung für die Zugkraft an der Kabeltrommel .The invention relates to a drive unit for a cable drum for spiral and layered winding and unwinding of a reelable high-voltage or low-voltage cable for mobile devices such as cranes, hoists and the like, with a drive motor and a control device for the tensile force on the cable drum.

Die Aufgabe derartiger Antriebsaggregate besteht darin, beim Auf- bzw. Abwickelvorgang des Kabels einen konstanten Zug aufrechtzuerhalten, da die Kabel bzw. Leitungen zur Vermeidung von Beschädigungen jeweils nur mit einer bestimmten Zugspannung belastet werden dürfen. Die bekannten Antriebe verwenden hierfür eine Induktionskupplung, eine Dauermagnetkupplung, einen Stillstandsmotor oder auch eine hydraulische Turbokupplung. Alle diese Antriebe haben den wesentlichen Nachteil, daß kein gleichmäßiger und genau einstellbarer Kabelzug erzielt wird und daher das auf- oder abzuwickelnde Kabel besonderen Belastungen ausgesetzt ist. Außerdem haben diese Antriebe eine erhöhte Wärmeentwicklung zu verzeichnen, die auch entsprechend abgeführt werden muß.The task of such drive units is to maintain a constant tension when winding or unwinding the cable, since the cables or lines can only be loaded with a certain tension to avoid damage. The known drives use an induction clutch, a permanent magnet clutch, a stationary motor or a hydraulic turbo clutch for this purpose. All of these drives have the major disadvantage that no even and precisely adjustable cable tension is achieved and the cable being wound or unwound is therefore subjected to particular stresses. In addition, these drives generate increased heat, which must also be dissipated accordingly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Antriebsaggregat so auszubilden, daß eine optimale Schonung der auf- und abzuwickelnden Leitung erreicht wird.The invention is based on the object of designing such a drive unit in such a way that optimum protection of the cable being wound up and unwound is achieved.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Antrieb der Kabeltrommel ein AC-Servomotor vorgesehen ist, der über einen Motorregler ansteuerbar ist.This object is achieved according to the invention in that an AC servo motor is provided to drive the cable drum, which can be controlled via a motor controller.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß als Motorregler ein Netzteilmodul als Gleichspannungszwischenkreis und für den generatorischen Betrieb zusammen mit einem Servoverstärker mit Soll-/Istwertvergleich für dieAn advantageous embodiment provides that a power supply module is used as a motor controller as a DC voltage intermediate circuit and for generator operation together with a servo amplifier with setpoint/actual value comparison for the

Stellgrößen und IGBT-Endstufen dem Servomotor vorgeschaltet ist.Control variables and IGBT output stages are connected upstream of the servo motor.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß zur Istwerterfassung der Servomotor mit einem Resolver oder Inkrementalgeber versehen ist.It is also advantageous that the servo motor is equipped with a resolver or incremental encoder for actual value acquisition.

Vorteilhaft geht man so vor, daß das Netzteilmodul zur Energievernichtung einen Ballastwiderstand aufweist.It is advantageous to provide the power supply module with a ballast resistor to dissipate energy.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß das Netzteilmodul mit einer integrierten Netzrückspeisung versehen ist.It is also advantageous that the power supply module is equipped with an integrated mains feedback system.

Durch den Einsatz eines derartigen Servo-Motors unter Beibehaltung des erfoderlichen Drehmoments, auch bei Leitungsabzug, d.h. der elektronisch eingestellte Servo-Motor ist drehmomentgeregelt und überträgt das erfoderliche Drehmoment im Sinne der Leitungsaufwicklung, kann die jeweils gewünschte Kraft an der Leitungstrommel exakt erreicht werden. Durch den schlupffreien Betrieb ist auch die abzuführende Wärme wesentlich geringer als bei den bekannten Wirbelstromantrieben,By using such a servo motor while maintaining the required torque, even when the cable is being pulled out, i.e. the electronically adjusted servo motor is torque-controlled and transmits the required torque in the sense of the cable winding, the required force on the cable drum can be achieved precisely. Due to the slip-free operation, the heat to be dissipated is also significantly lower than with the known eddy current drives.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail in the following description using an embodiment shown in the drawings.

Es zeigen,Show it,

Fig. 1 eine Kabeltrommel zusammen mit dem Antriebsaggregat im Aufriß,Fig. 1 a cable drum together with the drive unit in elevation,

Fig. 2 einen Grundriß von Fig. 1 undFig. 2 is a plan view of Fig. 1 and

Fig, 3 ein Prinzipschaltbild der Motorregelung.Fig. 3 is a schematic diagram of the motor control.

Die in der Zeichnung dargestellte Kabeltrommel 1 dient zum spiralförmigen Aufwickeln einer Hochspannungs- oder Niederspannungsleitung, wobei der erfindungsgemäße Antrieb in gleicher Weise für eine Kabeltrommel einsetzbar ist, bei der die Leitung lagenförmig angeordnet ist.The cable drum 1 shown in the drawing serves for spiral winding of a high-voltage or low-voltage cable, whereby the drive according to the invention can be used in the same way for a cable drum in which the cable is arranged in layers.

Als Antrieb für die Kabeltrommel 1 dient ein AC-Servomotor 2, der über ein Getriebe 3 die Kabeltrommel 1 in Drehungen versetzt bzw. abbremst. An das Getriebe 3 ist weiterhin ein Schleifringkörper 4 angeschlossen.An AC servo motor 2 serves as the drive for the cable drum 1, which causes the cable drum 1 to rotate or brake via a gear 3. A slip ring body 4 is also connected to the gear 3.

Die Steuerung des Servomotors 2 erfolgt über eine elektronische Schaltung, die in Figur 3 als Blockschaltbild dargestellt ist.The servo motor 2 is controlled via an electronic circuit, which is shown as a block diagram in Figure 3.

Diese Motorregelung besteht im wesentlichen aus einem Netzteilmodul 5, das über einen Gleichspannungszwischenkreis mit einem Servoverstärker 6 verbunden ist. Der Servoverstärker 6 ist 3-phasig an den Servormotor 2 angeschlossen. Der Servomotor 2 ist weiterhin mit einem Resolver oder Inkrementalgeber 7 versehen. Die eigentliche Motorregelung wird durch den Servoverstärker vorgenommen, dessen Aufgaben und Funktionen nachfolgend beschrieben sind.This motor control essentially consists of a power supply module 5, which is connected to a servo amplifier 6 via a DC intermediate circuit. The servo amplifier 6 is connected to the servo motor 2 in 3 phases. The servo motor 2 is also equipped with a resolver or incremental encoder 7. The actual motor control is carried out by the servo amplifier, whose tasks and functions are described below.

Für den Automatikbetrieb wird eine Drehmomentregelung oder Zugregelung in der Form vorgenommen, daß dem Drehzahlregler ein höherer Sollwert mit der Polarität für Heben vorgegeben wird, als er in Betrieb als Istwert erreichen kann. Dadurch bedingt liegt am Drehzahlreglerausgang immer eine Stellgröße an, die als Sollwert-Versorgung für den nachgeschalteten Stromregler dient.For automatic operation, torque control or tension control is carried out in such a way that the speed controller is given a higher setpoint with the polarity for lifting than it can achieve as an actual value during operation. As a result, there is always a manipulated variable at the speed controller output, which serves as a setpoint supply for the downstream current controller.

Der Drehzahl-Istwert wird dem Drehzahlregler des Servoverstärkers 6 in Form von Inkrementen des an den Servomotor 2 an- oder eingebauten Resolvers oder Inkrementalgebers 7 mitgeteilt. Der Strom-Istwert wird über einen im Verstärker integrierten Stromwandler erfaßt.The actual speed value is communicated to the speed controller of the servo amplifier 6 in the form of increments of the resolver or incremental encoder 7 attached or built into the servo motor 2. The actual current value is recorded via a current transformer integrated in the amplifier.

Der Ausgang des Stromreglers geht über eine interne Zeigerberechnung auf einen Modulationsblock, von dem die Treiber der IGBT-Endstufen mit einer Taktfrequenz angesteuert werden. Ist ein Treiber "aktiv", so steuert er die Endstufe an, die dann ähnlich wie ein Ventil geöffnet wird und die jeweilige Motorphase an Spannung legt. Die Ansteuerung der Endstufe erfolgt sukzessive in der Gestalt, daß sich am Motor ein um 120° elektrisch verschobenes Drehfeld der Phasen U, V, W ergibt.The output of the current regulator goes via an internal pointer calculation to a modulation block, from which the drivers of the IGBT output stages are controlled with a clock frequency. If a driver is "active", it controls the output stage, which is then opened like a valve and applies voltage to the respective motor phase. The output stage is controlled successively in such a way that a rotating field of the phases U, V, W is produced on the motor that is electrically shifted by 120°.

Im Senkbetrieb wird die generatorische Leistung in einem Ballastwiderstand vernichtet, der im Netzteilmodul 5 angeordnet ist. Das Netzteilmodul 5 kann anstelle der vorgesehenen Ballastschaltung durch ein Netzteil mit integrierter Netzrückspeisung ersetzt werden.In lowering mode, the generator power is destroyed in a ballast resistor that is arranged in the power supply module 5. The power supply module 5 can be replaced by a power supply with integrated feedback into the mains instead of the intended ballast circuit.

Die Einstellung der Parameter, z.B. das Drehmoment, ist im Rahmen der physikalischen Grenzen des jeweils eingesetzten Antriebssystems frei wählbar, z.B. auch in Kombination mit einem externen Zusatz-Sollwert. Die Vorgabe der Parameter können in analoger oder digitaler Form vorgenommen werden.The setting of the parameters, e.g. the torque, can be freely selected within the physical limits of the drive system used, e.g. in combination with an external additional setpoint. The parameters can be specified in analog or digital form.

Claims (5)

■ > • * Schutzansprüche■ > • * Protection claims 1) Antriebsaggregat für eine Kabeltrommel zum spiral- und lagenförmigen Auf- und Abwickeln einer trommelbaren Hochspannungs- oder Niederspannungsleitung für ortsbewegliche Einrichtungen, wie Krane, Hebezeuge und dergleichen, mit einem Antriebsmotor und einer Regeleinrichtung für die Zugkraft an der Kabeltrommel, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Kabeltrommel (1) ein AC-Servomotor (2) vorgesehen ist, der über einen Motorregler (5, 6, 7) ansteuerbar ist.1) Drive unit for a cable drum for spiral and layered winding and unwinding of a reel-mounted high-voltage or low-voltage cable for mobile devices such as cranes, hoists and the like, with a drive motor and a control device for the tensile force on the cable drum, characterized in that an AC servo motor (2) is provided for driving the cable drum (1), which can be controlled via a motor controller (5, 6, 7). 2) Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Motorregler ein Netzteilmodul (5) als Gleichspannungszwischenkreis und für den generatorischen Betrieb zusammen mit einem Servoverstärker (6) mit Soll-/Istwertvergleich für die Stellgrößen und IGBT-Endstufen dem Servomotor (2) vorgeschaltet ist.2) Drive unit according to claim 1, characterized in that a power supply module (5) as a motor controller as a DC voltage intermediate circuit and for generator operation together with a servo amplifier (6) with setpoint/actual value comparison for the manipulated variables and IGBT output stages is connected upstream of the servo motor (2). 3) Antriebsaggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Istwerterfassung der Servomotor (2) mit einem Resolver oder Inkrementalgeber (7) versehen ist.3) Drive unit according to claim 1 and 2, characterized in that the servo motor (2) is provided with a resolver or incremental encoder (7) for detecting the actual value. 4) Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzteilmodul (5) zur Energievernichtung einen Ballastwiderstand aufweist.4) Drive unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the power supply module (5) has a ballast resistor for energy dissipation. 5) Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzteilmodul (5) mit einer integrierten Netzrückspeisung versehen ist.5) Drive unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the power supply module (5) is provided with an integrated mains feedback.
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