JP3173826U

JP3173826U - 一定のブレーキトルクを有する冗長ブレーキシステム

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Publication number: JP3173826U
Application number: JP2011007292U
Authority: JP
Inventors: フィルハウアーライナー; クライバウムヒュータークラウス−ディーター; ライターヨーゼフ; シュルツアンドレアス
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2021-12-09
Also published as: US8941338B2; CN102570935A; CN102570935B; DE102011118693A1; US20120146558A1

Abstract

【課題】駆動モータの整流器を介した電気制動操作が不可能な場合に、できる限り一様なブレーキプロセスを実現する、印刷素材を処理する機械の電気ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】モータモード中には整流器を介して給電され、回生モード中には整流器によって制動されるべき少なくとも１つの電気駆動部を設けて、印刷素材を処理する機械の電気ブレーキ装置を構成する。さらに、整流器の故障時に少なくとも２つのブレーキ段を有する冗長電気ブレーキ装置５がスイッチによって始動されるように制御装置３が設けられており、上記の電気ブレーキ装置が少なくとも２つの段を切り換える付加的なスイッチ及び少なくとも１つのブレーキ抵抗Ｒを有する。また、上記の電気ブレーキ装置の電気回路内でブレーキ電流Ｉ_ＥＢＳが測定され、実際ブレーキ電流Ｉ_{ＩＳＴＥＢＳ}と目標ブレーキ電流Ｉ_{ＳＯＬＬＥＢＳ}とを比較するコンパレータ７に供給される。
【選択図】図１

Description

本考案は、モータモード中には整流器を介して給電され、回生モード中には整流器によって制動されるべき少なくとも１つの電気駆動部を有する電気的なブレーキ装置に関する。

印刷装置内の駆動モータを制動するためのこのような装置は、特許文献１から基本的に公知である。双方向的に設計された整流器を介して、印刷装置の駆動モータ、例えばメイン駆動モータは、モータモード中には回転数及び回転角が制御されつつ駆動され、回生モード中にはメイン駆動部によって駆動されているロールを制動するために用いることができる。また、この回生モードの実施は、整流器を駆動制御することによって歯車列を介して接続された印刷装置におけるロールと共にメイン駆動部を電気的に制動することができるという利点を有する。これによって、安全上、例えば安全装置が開かれたような緊急の状態において印刷装置をできる限り早く停止させるために、付加的な機械的ブレーキを設ける必要がなくなる。しかしながら、整流器若しくは整流器の制御部が故障した場合、印刷機の駆動をもはや電気的に制動することはできず、そのために、安全上もう１つの第２のブレーキ装置を設けなければならなかった。さらに特許文献１には、摩耗に弱い機械的ブレーキの使用を回避できるように、整流器が故障した際に駆動モータを付加的な電気ブレーキ装置によって制動することが記載されている。このために、整流器と電動機との間に、整流器が故障した場合にもブレーキプロセスを保証する、エネルギを供給するもう１つの着脱可能な電気ブレーキ装置が設けられている。このもう１つの着脱可能な電気ブレーキ装置は整流器、少なくとも１つのブレーキ抵抗及びこのブレーキ抵抗を接続するトランジスタを有している。さらに、複数のスイッチ及び複数のブレーキ抵抗を有する電気ブレーキ装置が示されている。これらのブレーキ抵抗は段階的に接続される。このことの欠点は、制動が一様にではなくその代わりに段階的に衝撃を伴って行われることである。

ドイツ国公開公報ＤＥ１０２００７０５８０９８Ａ１

本考案の課題は、駆動モータの整流器を介して電気的な制動操作を行うことができない場合に、できる限り一様なブレーキプロセスを実現する、印刷素材を処理する機械の電気ブレーキ装置を提供することである。

本考案の課題は請求項１及び８によって解決される。本考案の有利な実施形態は従属請求項及び図面から得られる。とりわけ本考案は、印刷機、紙折り機、パンチングマシンなどのような印刷素材を処理する機械に用いるのに適している。これらの機械は整流器を介して供給される駆動モータを有しており、これらの駆動モータは緊急停止時や整流器の故障時にはより安全に制動されなければならない。整流器ひいては駆動モータの回生制動動作部が故障しているときにもブレーキプロセスを保証するために、本考案によれば付加的な電気ブレーキ装置が設けられており、整流器が故障したときには、例えばトランジスタのようなスイッチによってこの付加的な電気ブレーキ装置が制御装置を介して接続される。このような制御装置は整流器の駆動制御部とは無関係であるので、整流器の駆動制御部が故障していても冗長電気ブレーキ装置が動作しなくなるということはない。この冗長電気ブレーキ装置の制御装置は印刷機の制御計算機内に組み込まれていてもよい。また、電気ブレーキ装置を切換可能な第２スイッチが設けられており、冗長電気ブレーキ装置の電気エネルギはブレーキ抵抗内で減少させられる。付加的には、冗長電気ブレーキ装置を流れるブレーキ電流は常時測定され、この測定されたブレーキ電流は実際ブレーキ電流と目標ブレーキ電流とを比較する比較器に供給される。この比較器によって、実際ブレーキ電流と目標ブレーキ電流との間で偏差が求められ、冗長電気ブレーキ装置のスイッチ乃至はトランジスタを適切に駆動制御することができる。これによって、実際ブレーキ電流は目標ブレーキ電流に可能な限り理想的に追随するようになる。理想的なブレーキ電流を実現するために、線形の目標ブレーキ電流を設定し、冗長電気ブレーキ装置のトランジスタをガイドすることによって、制動操作は非常にスムーズに行うことができる。

有利には、スイッチはＩＧＢＴトランジスタとして構成されている。また、有利には、ブレーキトルクは、第２スイッチの制御装置によって駆動モータの回転数にわたって、ほとんど一定に保持される。同様に、ブレーキ力は駆動モータの回転数と共に線形に減少する。

さらに、有利には、第２スイッチは少なくともパルス幅変調されるように駆動制御される。パルス幅変調（ＰＷＭ）の周波数を変更することによって、ブレーキトルク及びブレーキ力を精確に調節し、ブレーキ力を回転数と共に線形に減少させることができる。パルス幅変調する際の周波数を適切に選択することによって、ブレーキトルクは、駆動モータの回転数にわたって、一定に保持することができる。

さらに、有利には、印刷素材を処理する機械の駆動部の駆動計算機が故障したときに、整流器の出力素子は遮断される。このことは、例えば整流器の駆動制御部への電流供給を遮断することによって行われ、これによって整流器の故障した駆動制御部は整流器を制御されていない状態に陥らせることなく、ブレーキプロセスを妨害しないようにすることができる。それ故に、整流器の駆動制御部が故障した際には、安全上この駆動制御部は遮断される。

さらに、本考案の別の実施形態によれば、印刷素材を処理する機械の緊急停止信号がトリガされたときに、冗長ブレーキ装置が制御装置によって始動される。一つには、安全上一般的に、整流器を駆動制御する駆動計算機が故障したときに、冗長電気ブレーキ装置によって印刷機を制動することができる。しかしながら、このブレーキ装置は、駆動計算機が故障して直ぐにブレーキプロセスが開始されるのではなく、緊急停止信号がトリガされて初めてブレーキプロセスが開始されるように調節してもよい。このような緊急停止信号は、印刷機の使用者が危険な状態に陥ったとき、例えば使用者が印刷機の安全装置を開けたときにはいつでも形成される。このように安全装置を開けることによって緊急停止信号がトリガされ、駆動計算機が故障したときにも冗長電気ブレーキ装置がその制御装置によって始動され、印刷機の制御された且つ迅速な制動操作を保証する。

駆動モータに供給する整流器が故障した際にも、本考案によって、印刷機の安全性が向上し、印刷機の駆動モータの制動動作が迅速且つ一定に実現される。それに対して、従来公知のブレーキ装置では、ブレーキ力は回転数の２乗で減少していたので、ブレーキプロセスは相応に長くなってしまっていた。

次に、本考案を図面に基づいて詳細に記載し説明する。

ブレーキ力が改善された本考案によるブレーキ装置を示している。

本考案による冗長電気ブレーキ装置５は、少なくとも１つのメイン駆動モータ２を有する印刷機１で使用される。メイン駆動モータ２は、印刷機１のプリンタメカニズムにおける歯車列を介して印刷ロール、搬送ロールなどを駆動するために設けられている。メイン駆動モータ２の駆動制御は６つのトランジスタを有する出力部６を介して行われ、これらの６つのトランジスタを介して、メイン駆動モータ２は回転数及び回転位置で制御される。メイン駆動モータ２の出力部６は直流電圧中間回路４に接続されており、直流電圧中間回路４もまた、ここで示されていない電源部を介して電力供給網に接続されている。出力部６のトランジスタは駆動計算機８を介して制御される。駆動計算機８は、印刷機１の制御計算機の回転数設定値及び角度位置を６つのトランジスタを駆動制御する制御命令に変換する。出力部６はモータモード中及び回生モード中に機能を果たすことができる。モータモード中には、出力部６はメイン駆動モータ２に電気エネルギを供給し、一方回生モード中には、メイン駆動モータ２は制動され、電気エネルギが出力部６を介して直流電圧中間回路４に戻される。したがって、この回生モードによって、メイン駆動モータ２を制動することができる。しかしながら、出力部６に障害が生じるか又は駆動計算機８が故障した場合には、メイン駆動モータ２の回生制動はもはや可能ではない。

この場合のために、２つのトランジスタＴ₇，Ｔ₈を有する冗長電気ブレーキシステム５が設けられている。冗長電気ブレーキシステム５を作動するために、ブレーキトランジスタＴ₈がオン接続され、ブレーキ抵抗Ｒを介して電流が流れる。したがって、メイン駆動モータ２の電気エネルギはブレーキ抵抗Ｒで熱に変わり、メイン駆動モータ２は制動される。また、冗長電気ブレーキシステム５を流れるブレーキ電流Ｉ_EBSを制御することができる付加的なトランジスタＴ₇が設けられている。このために、冗長電気ブレーキシステム５を流れる実際ブレーキ電流Ｉ_{IST EBS}が求められ、それと所定の目標ブレーキ電流Ｉ_{SOLL EBS}とを比較するコンパレータ７に供給される。実際ブレーキ電流Ｉ_{IST EBS}と目標ブレーキ電流Ｉ_{SOLL EBS}との間で偏差が存在する場合、付加的なトランジスタＴ₇が相応に駆動制御され、実際ブレーキ電流Ｉ_{IST EBS}が目標ブレーキ電流Ｉ_{SOLL EBS}に追随される。このために、付加的なトランジスタＴ₇が冗長ブレーキシステムの制御装置３によってパルス幅変調されるように駆動制御される。付加的なトランジスタＴ₇をＰＷＭ駆動制御することによって、ブレーキトルクは、電動機回転数にわたって、ほとんど一定に保つことができる。それに伴って保証されるのは、ブレーキ力が回転数と共に線形に低減されることである。

基本的に、冗長電気ブレーキシステム５は次のように用いられる。すなわち、出力部６又は駆動計算機８が故障した際に、出力部６のトランジスタが遮断され、印刷機のメイン駆動モータ２が制御されていない惰性回転動作状態に移行するようにである。例えば印刷機の使用者が安全装置を開いた場合のような惰性回転フェーズにおいて緊急停止信号が形成される場合には、冗長ブレーキシステム５は印刷機の制御装置を介して能動的に接続される。このことが意味するのは、冗長ブレーキシステム５の制御装置３がブレーキトランジスタＴ₈を一度オン接続し、ブレーキ抵抗Ｒにおいてエネルギが熱に変わるということである。さらに、付加的なトランジスタＴ₇が能動的にオン接続され、その駆動制御時間及び駆動制御周波数が冗長ブレーキシステム５の制御装置３を介して駆動制御され、実際ブレーキ電流Ｉ_{IST EBS}が目標ブレーキ電流Ｉ_{SOLL EBS}に可能な限り一致するようになる。このような回路配置及び回路駆動制御ではブーストコンバータの原理が用いられる。これによって、メイン駆動モータ２が低速である場合の小さな起電力に相当する入力電圧が低い場合には、高い出力電圧をブレーキ抵抗Ｒにおいて生じさせ、ひいては効果的な制動を実現することができる。したがって、付加的なトランジスタＴ_７をＰＷＭ駆動制御することによって、ブレーキプロセスが回転数にわたって、線形に行われるのである。

１印刷機、２メイン駆動モータ、３冗長ブレーキシステムの制御装置、４直流電圧中間回路、５冗長電気ブレーキシステム、６メイン駆動モータの出力部、７コンパレータ、８駆動計算機、Ｔ₇ 付加的なトランジスタ、Ｔ₈ ブレーキトランジスタ、Ｒブレーキ抵抗、Ｉ_EBS ブレーキ電流、Ｉ_{IST EBS} 実際ブレーキ電流、Ｉ_{SOLL EBS} 目標ブレーキ電流

Claims

モータモード中には整流器（６）を介して給電され、回生モード中には該整流器（６）によって制動されるべき少なくとも１つの電気駆動部（２）を有する機械（１）のための電気ブレーキ装置において、
制御装置（３）が設けられており、前記制御装置（３）は、前記整流器（６）が故障した際に少なくとも２つのブレーキ段を有する冗長な前記電気ブレーキ装置（５）をスイッチ（Ｔ₈）によって始動させ、
前記冗長な電気ブレーキ装置（５）は、前記少なくとも２つのブレーキ段を切り換える付加的なスイッチ（Ｔ₇）及び少なくとも１つのブレーキ抵抗（Ｒ）を有しており、
前記冗長な電気ブレーキ装置（５）の電気回路内でブレーキ電流（Ｉ_EBS）が測定され、該ブレーキ電流（Ｉ_EBS）が実際ブレーキ電流（Ｉ_{IST EBS}）と目標ブレーキ電流（Ｉ_{SOLL EBS}）とを比較する比較器（７）に供給される
ことを特徴とする機械（１）のための電気ブレーキ装置。
前記スイッチ（Ｔ₈，Ｔ₇）はトランジスタ、特にＩＧＢＴである、請求項１記載の電気ブレーキ装置。
少なくとも前記第２スイッチ（Ｔ₇）は前記冗長な電気ブレーキシステム（５）の制御装置（３）によってＰＷＭ駆動制御される、請求項１又は２記載の電気ブレーキ装置。
前記比較器（７）で求められた電流偏差に依存して、前記第２スイッチ（Ｔ₇）は、前記冗長な電気ブレーキシステム（５）の制御装置（３）によって駆動制御される、請求項１から３のいずれか１項記載の電気ブレーキ装置。
ブレーキトルクは、前記第２スイッチ（Ｔ₇）の制御装置（３）によって前記駆動モータ（２）の回転数にわたって、ほとんど一定に保持される、請求項１から４のいずれか１項記載の電気ブレーキ装置。
ブレーキ力は前記駆動モータ（２）の回転数と共に線形に減少する、請求項１から５のいずれか１項記載の電気ブレーキ装置。
印刷素材を処理する機械（１）の駆動部（２）の駆動計算機（８）が故障したときに、前記整流器（６）の出力素子が遮断される、請求項１から６のいずれか１項記載の電気ブレーキ装置。
前記印刷素材を処理する機械（１）の緊急停止信号がトリガされたときに、前記冗長な電気ブレーキ装置（５）が前記制御装置（３）によって始動される、請求項７記載の電気ブレーキ装置。
請求項１から８のいずれか１項記載の電気ブレーキ装置を有する印刷機。