[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Laufberuhigung einer Gliederkette eines
Kettenzuges, insbesondere zur Verhinderung der Ausbildung einer Resonanzschwingung
der Gliederkette, in dem eine Gliederkette über ein polygonales Kettenrad mit ungleichförmiger
Teilung geführt wird, das von einem Elektromotor angetrieben wird. Auch betrifft die
Erfindung einen Kettenzug mit einer über ein polygonales Kettenrad geführten Kette
und mit einem auf das Kettenrad wirkenden Elektromotor.
[0002] Aus der deutschen Patentanmeldung DE 1 531 307 A1 ist ein Kettenzug mit einem elektromotorischen
Antrieb bekannt. Der Kettenzug besteht im Wesentlichen aus einem von dem Elektromotor
angetriebenen Kettenrad, über das die Kette, insbesondere eine Rundstahlkette, mit
einem Lastaufnahmemittel geführt ist. Das Kettenrad ist hierbei als sogenanntes Taschenrad
ausgebildet, dessen Taschen die Kettenglieder der Kette zur Übertragung der Hubkräfte
formschlüssig aufnehmen. Dabei wechseln ein liegendes und ein stehendes Kettenglied
sich im Ablauf von dem Kettenrad ab. Entsprechend dem Krümmungsverhalten der Kette
hat das Kettenrad einen ungleichmäßigen polygonalen Umfang. Dieser polygonale Umfang
des Kettenrades bedingt, dass beim Ablauf der Kette von dem Kettenrad der wirksame
Radius des Kettenrades sich winkelabhängig ändert und somit die Geschwindigkeit der
Kette entsprechend periodisch schwankt. Die periodischen Schwankungen treten somit
auch bei konstanter Drehzahl des Elektromotors auf. Damit verbunden sind ein unruhiger
Lauf der Kette, eine ständige Schwellbelastung des Kettenzugs und etwaig auftretende
störende Resonanzeffekte.
[0003] Um die Schwankungen der Ablaufgeschwindigkeit der Kette vom Kettenrad zu verringern,
ist bekannt, das an dem Elektromotor angeordnete Abtriebszahnrad und das hiermit kämmende
Antriebszahnrad des Kettenrades jeweils in einer von der Kreisform abweichenden Form
also unrund auszuführen, um somit dem zuvor beschriebenen Polygoneffekt entgegenwirkend
die Drehzahl des Kettenrades schwellen zu lassen.
[0004] Dieses mechanisch wirkende Ausgleichssystem kann nur begrenzt zu einer Vergleichmäßigung
der Ablaufgeschwindigkeit einer Kette eines Kettenzugs führen, da es beim Polygoneffekt
nur die mathematischen Glieder mit niedriger Ordnung berücksichtigt. Außerdem erfordern
diese mechanisch wirkenden Ausgleichssysteme einen erhöhten konstruktiven Aufwand.
[0005] Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 58 709 A1 ein Verfahren
und eine Einrichtung zum Reduzieren des Polygoneffektes im Umlenkbereich von Personenförderanlagen,
insbesondere von Rolltreppen oder Rollsteigen, bekannt. Die Personenförderanlagen
weisen eine endlos umlaufende Laschenkette bzw. sogenannte Gallsche Kette auf, die
zwischen zwei Umlenkrädern umläuft und zumindest im Bereich ihres Obertrums rollend
abgetragen wird. Die Laschenkette bzw. Gallsche Kette und auch die Umlenkräder zeichnen
sich durch eine gleichmäßige Teilung aus. Eines der beiden Umlenkräder wird von einem
Elektroantrieb angetrieben. Zum Reduzieren des beim Umlauf der Laschenkette um die
Umlenkräder auftretenden Polygoneffektes wird der Drehzahl des Umlenkrades eine andersartige
Drehzahl überlagert. Im Ergebnis wird der elektrische Antrieb über einen Frequenzumrichter
in der Art angesteuert, dass dieser mit einer nicht konstanten Drehzahl umläuft. Eine
dem Frequenzumrichter zugeordnete Regeleinrichtung verarbeitet als Eingangssignale
die Phasenlage des Umlenkrades und/oder die Geschwindigkeit der Kette.
[0006] Eine Weiterentwicklung der vorbeschriebenen Einrichtung zum Reduzieren des Polygoneffektes
im Umlenkbereich von Personenförderanlagen, insbesondere von Rolltreppen oder Rollsteigen,
ist aus der deutschen Patentschrift DE 101 20 767 C2 bekannt. Dort wird eine positionsabhängige
Steuerung der Geschwindigkeit der Kette dahingehend herbeigeführt, dass die Geschwindigkeitsschwankungen
ermittelt werden, die am Kettenstrang beim Antrieb mit im Wesentlichen konstanter
Drehfrequenz entstehen. Ein Ausgleich der ermittelten Geschwindigkeitsschwankungen
soll dann dadurch erreicht werden, dass das Umlenkrad mit ungleichförmiger Drehfrequenz
betrieben wird und hierzu eine mathematische Funktion ermittelt wird, die im Betriebszustand
lediglich mit der Winkellage des Umlenkrades synchronisiert wird.
[0007] Die vorbeschriebenen Verfahren und Einrichtungen zum Reduzieren des Polygoneffektes
im Umlenkbereich von Personenförderanlagen beziehen sich auf eine endlose umlaufende
Laschenkette. Diese Laschenkette weist in üblicher Weise eine feste Länge auf, hat
eine gleichen Teilung und ist zumindest im Bereich des Obertrums abgestützt. Der auftretende
Polygoneffekt ist somit abhängig von der gleichförmigen Teilung des Kettenrades. Dadurch
dass die Laschenkette zumindest im Bereich der Laschenkette aufliegt, erfährt diese
eine starke Dämpfung. Außerdem ist der auftretende und zu reduzierende Polygoneffekt
durch die feste Länge der Laschenkette leichter zu beherrschen.
[0008] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
der Erfindung zu Grunde, ein Verfahren zur Laufberuhigung einer Gliederkette eines
Kettenzuges, insbesondere zur Verhinderung der Ausbildung einer Resonanzschwingung
der Gliederkette, und einem Kettenzug hiermit zu optimieren.
[0009] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Vermindern des Polygoneffekts bei einem
Kettentrieb, insbesondere bei einem Hebezeug, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und
durch einen Kettentrieb, insbesondere für ein Hebezeug, durch die im Anspruch 7 angegebenen
Merkmale gelöst. Durch die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 2 bis 6 beziehungsweise
8 bis 11 ist die Erfindung in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltet.
[0010] Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Laufberuhigung einer Gliederkette eines
Kettenzuges, insbesondere zur Verhinderung der Ausbildung einer Resonanzschwingung
der Gliederkette, in dem eine Gliederkette über ein polygonales Kettenrad mit ungleichförmiger
Teilung geführt wird, das von einem Elektromotor angetrieben wird, eine Vermeidung
von Resonanzschwingungen, dadurch erreicht, dass der Geschwindigkeit des Kettenrades
eine periodische und/oder stochastische sowie dämpfende Steuergröße überlagert wird
und die dämpfende Steuergröße eine Änderung der Kettengeschwindigkeit in Art bewirkt,
dass eine Ausbildung einer Resonanzschwingung verhindert wird. Dieses Verfahren verhindert
die Anregung der Eigenresonanzen im Bereich des Hubweges mit sich ändernder wirksamer
Kettenlänge und für unterschiedliche Lasten.
[0011] Zur Nachbildung eines gedämpften kinetischen Models wird der Elektromotor über einen
elektronischen Dämpfer angesteuert.
[0012] In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass dem elektronischen Dämpfer als
erste Eingangsgröße eine Soll-Drehzahl des Kettenrades und als zweite Eingangsgröße
ein Ist-Winkel des Kettenrades zugeführt werden und in dem elektronischen Dämpfer
aus den beiden Eingangsgrößen eine dämpfende Steuergröße errechnet wird, die in Form
einer gedämpften Drehzahl an den Elektromotor übergeben wird.
[0013] Vorzugsweise wird als dämpfende Steuergröße eine Dämpfungskraft in dem elektronischen
Dämpfer berechnet, die proportional der Geschwindigkeitsschwankungsamplitude der Last
ist und aus dem sensorisch erfassten Ist-Winkel berechnet wird.
[0014] Das Verfahren überwacht sich in vorteilhafter Weise selbst, in dem die Wirkung einer
sich aufbauenden Resonanzschwingung durch Sensorik erfasst wird und bei Bedarf die
dämpfende Steuergröße verändert wird.
[0015] Die Ansteuerung des Elektromotors kann vereinfacht werden, wenn eine konstante Last
von dem Kettenzug zu handhaben ist. Dann wird in einer Geschwindigkeitsvorsteuerung
wegabhängig die Kettengeschwindigkeit mit einem programmierbaren Geschwindigkeitsmuster
zur Vermeidung der Ausbildung einer Resonanzschwingung der Gliederkette überlagert.
[0016] Außerdem wird bei einem Kettenzug mit einer über ein polygonales Kettenrad geführten
Kette und mit einem auf das Kettenrad wirkenden Elektromotor, eine Reduzierung der
Auswirkungen des Polygoneffekts dadurch erreicht, dass dem Elektromotor ein elektronischer
Dämpfer vorgeschaltet ist, der eine Steuerung des Elektromotors in der Art bewirkt,
dass eine Ausbildung einer Resonanzschwingung der Gliederkette verhindert wird.
[0017] In vorteilhafter Weise werden durch den elektronischen Dämpfer ein ruhiger Lauf der
Kette, eine geringere Schwellbelastung des Kettenzugs und kaum auftretende störende
Resonanzeffekte erreicht. Der elektronische Dämpfer kann besonders vorteilhaft an
eine Veränderung der Dämpfungsparameter angepasst werden.
[0018] Besonders vorteilhaft ist, dass dem elektronischen Dämpfer als erste Eingangsgröße
eine Soll-Drehzahl des Kettenrades und als zweite Eingangsgröße ein Ist-Winkel des
Kettenrades zugeordnet ist. Bevorzugt wird am Kettenrad ein Sensor in Form eines Impulsgebers
zur impulsweisen Ermittlung des Ist-Winkels angeordnet, von dem pro Kettenradumdrehung
mindestens ein winkelsynchroner Impuls erzeugt wird. Die augenblickliche Winkellage
wird dann durch Interpolation zwischen zwei aufeinander folgenden Impulsen bestimmt.
[0019] Der elektronische Dämpfer ist vorzugsweise als Vorsteuerglied ausgebildet, welches
Bestandteil eines offenen Regelkreises ist. Diese Lösung ist gegenüber einem auch
möglichen geschlossenen Regelkreis mit einem Zustandsregler weniger aufwendig.
[0020] In einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine empirische Optimierung der dämpfenden
Steuergröße dadurch erreicht, dass mindestens Sensor die Wirkung einer sich aufbauenden
Resonanzschwingung erfasst und bei Bedarf die dämpfende Steuergröße verändert wird.
[0021] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kettenzug mit einem elektronischem
Dämpfer und
- Figur 2
- ein Kraft-Zeit-Diagramm der polygonerregten Kettenschwingung eines Kettenzugs nach
dem Stand der Technik und
- Figur 3
- ein Kraft-Zeit-Diagramm der polygonerregten Kettenschwingung eines erfindungsgemäßen
Kettenzugs.
[0022] Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kettentriebs
in Anwendung für einen Kettenzug 1 zum Heben und Senken von Lasten 6, von dem schematisch
ein Elektromotor 2, ein mit dessen nicht dargestellter Abtriebswelle verbundenes Getriebe
3 und ein mit dessen wiederum nicht dargestellter Abtriebswelle verbundenes Kettenrad
4 zu erkennen sind. Das Kettenrad 4 ist in herkömmlicher Weise als Taschenrad mit
einem polygonalen Umfang und mit einer ungleichförmigen Teilung für die Aufnahme der
relativ zueinander verschwenkbaren Kettenglieder der Gliederkette 5 ausgebildet. Das
Entsprechend der ungleichförmigen Teilung des Kettenrades 4 ist die Kette 5 mit ihren
Kettengliedern in der Weise um das Kettenrad 4 geführt, dass die einzelnen Glieder
abwechselnd hintereinander stehend und liegend mit dem Kettenrad 4 in Eingriff kommen.
Die Gliederkette 5 ist als Rundstahlkette ausgebildet und dient in üblicher Weise
als Tragorgan für die zu hebende beziehungsweise abzusenkende Last 6, die an dem unteren
Ende der Kette 5 hängt.
[0023] Die als Tragorgan frei hängende Kette 5 wird mechanisch nicht geführt und ist in
Bezug auf seitliche Auslenkungen nahezu ungedämpft. Die wirksamen Länge der Kette
5 variiert je nach der vertikalen Position der Last 6. Auch kann sich im Betrieb die
von dem Kettenzug 1 zu handhabende Last 6 ändern. Die Eigenfrequenz des Kettenzuges
1 ist eine Funktion der Federkonstanten der Kette 5, in die auch die variable wirksame
Länge der Kette 5 eingeht, und der Masse von Last 6 und Kette 5. Durch die variablen
Massen der Lasten 6 und die ändernden wirksamen Längen der Kette 5 entsteht ein Band
von Eigenfrequenzen für den Kettenzug 1. Mit der Änderung der Masse und der wirksamen
Länge der Kette 5 ändern sich auch die Eigenfrequenzen des Kettenzuges sowie die Lage
der Resonanzstellen entlang der Kette 5. Der Kettenzug 1 stellt somit ein schwingungsfähiges
Gebilde mit ausgeprägten Resonanzpunkten dar. Das zugehörige mechanische Modell entspricht
einem ungedämpften Schwinger.
[0024] Es ist bekannt, dass eine Anregung eines Kettenzuges 1 im Bereich seiner Eigenfrequenzen
zu Resonanzeffekten führt. Derartige Resonanzeffekte haben die unerwünschte Folge,
dass ausgehend von der geringen Dämpfung der Kette 5 es zu erheblichen überwiegend
seitlichen Auslenkungen der Kette 5 kommt.
[0025] Die für die Anregung des Kettenzuges 1 in Frage kommenden Erregerfrequenzen ergeben
sich aus der Geometrie und der Drehzahl des Kettenrades 4. Da wie zuvor beschrieben
das Kettenrad 4 eine ungleichförmige Teilung aufweist, werden mindestens zwei Erregerfrequenzen
erzeugt, die durch die in Bezug auf die Drehachse des Kettenrades 4 unterschiedlich
geometrisch angeordneten Eingriffspunkte für die stehenden und liegenden Glieder der
Kette 5 bedingt sind. Diese beiden Erregerfrequenzen überlagern sich additiv.
[0026] Die zugehörige Wegschwankungsamplitude y
pol lautet:
Hierbei bedeuten:
e Anzahl der Ecken des Kettenrades
s1 Fourier-Koeffizient
s2 Fourier-Koeffizient
Ψrad Ist-Winkel im Bogenmaß
[0027] Die zugehörige Geschwindigkeitsschwankungsamplitude
ẏ pol lautet:
[0028] Neben den vertikalen Geschwindigkeitsschwankungen der ungeführten Gliederkette 5
treten auch in einer kleineren Größenordnung horizontale Geschwindigkeitsschwankungen
auf. Bei Laschenketten wird demgegenüber durch das gleichförmige Kettenrad 4 nur eine
Erregerfrequenz erzeugt. Diese Erregerfrequenzen führen dazu, dass der Kettentrieb
1 an mindestens zwei Positionen des nutzbaren Hubweges der Kette 5 in die unerwünschte
Eigenresonanz gerät. Beim Durchfahren der Resonanzstellen entlang des Hubweges der
Last 6 gerät die Last 6 in heftige Schwingungen. Die Schwingungsamplitude der Geschwindigkeitsschwankung
der Kette 5 und der daraus resultierenden Kettenkraftschwankung ist um ein Vielfaches
größer als die durch den Polygoneffekt hervorgerufenen Geschwindigkeits- und Kettenkraftschwankungen.
Im Gegensatz zu den durch die Eigenresonanz hervorgerufenen Schwingungen führen die
durch den Polygoneffekt kaum zu einer Störung des Betriebs des Kettenzuges 1.
[0029] Die ungleichförmige Teilung des Kettenrades 4 ruft die auch als Polygoneffekt bekannte
Schwankung der Ablaufgeschwindigkeit der Kette 5 von dem Kettenrad 4 hervor, die auch
zu einer Laufunruhe des Kettenzuges 1 führt, jedoch im Vergleich zu den vorbeschriebenen
Resonanzeffekten geringer sind
[0030] Ausgehend von der Erkenntnis, dass in dem in kinetischer Hinsicht betrachteten System
des Kettenzuges 1 praktisch eine Dämpfung fehlt, liegt der vorliegenden Erfindung
die Kernidee zu Grunde, diese fehlende Dämpfung elektronisch zu realisieren. Hierzu
wird dem über eine Leistungs-Endstufe 7 mit Energie versorgte Elektromotor 2 ein elektronischer
Dämpfer 8 vorgeschaltet. Die Aufgabe des elektronischen Dämpfers 8 ist es, den Elektromotor
2 über die Leistungs-Endstufe 7 so zu steuern beziehungsweise zu regeln, dass der
durch die über das Kettenrad 4 ablaufende Kette 5 hervorgerufene Polygoneffekt soweit
verändert wird, dass die Anregung der Eigenresonanzen im Bereich des Hubweges mit
sich ändernder wirksamer Kettenlänge und für unterschiedliche Lasten verhindert wird.
Ein ruhiger Lauf der Kette 5 und somit der Last 6 ist die direkte Folge.
[0031] Eine geeignete Steuergröße für den elektronischen Dämpfer 8 lässt sich ausgehend
von den folgenden kinetischen Grundlagen ermitteln.
[0032] Die Bewegungsgleichung für den praktisch ungedämpften Kettenzug 1 lautet:
Hierbei bedeuten:
m Masse der Kette 5 und der Last 6
k Federkonstante der Kette 5
ym Wegschwankungsamplitude bezogen auf die Masse m
[0033] Gegenüber einem für den Betrieb eines Kettenzuges 1 gewünschten gedämpften Systems
fehlt der in gedämpften Systemen übliche Term c ẏ
m. In der vorliegenden Erfindung wird dieser Term durch die elektronische Dämpfungskraft
F
D realisiert. Die erforderliche Dämpfungskraft F
D wird in dem elektronischen Dämpfer 8 über eine kontinuierliche sensorische Erfassung
der jeweils aktuellen Winkelstellung ψ
rad aus der Wegschwankungsamplitude y
pol, ermittelt.
[0034] Die Bewegungsgleichung für den mit dem elektronischen Dämpfer 8 gedämpften Kettenzug
1 lautet:
Hierbei bedeuten:
m Masse der Kette 5 und der Last 6
k Federkonstante der Kette 5
y m Wegschwankungsamplitude bezogen auf die Masse m
[0035] Aus der Lösung der Differentialgleichung ÿ
m kann die Geschwindigkeitsschwankungsamplitude
ẏ m bezogen auf die Masse m ermittelt werden:
[0036] Hierbei gilt:
und
mit D als Dämpfungsmaß nach Lehr und
η als Frequenzverhältnis.
[0037] Aus einem Vergleich der Gleichung der Geschwindigkeitsamplitude
ẏ pol im Bereich des Kettenrades 4 mit der Gleichung für die Geschwindigkeitsamplitude
ẏ m im Bereich der Masse m ergibt sich, dass die dämpfende Steuergröße ein um V
1, V
2 verstärktes sowie um φ
1, φ
2 phasenverschobenes Korrektursignal ist. Die Größen V
1, V
2 sowie φ
1, φ
2 werden durch Lösung der Differentialgleichung bestimmt. Die Größen V
1, V
2 sowie φ
1, φ
2 können leicht verändert werden und hierdurch eine Anpassung zur Berücksichtigung
von Totzeiten, die durch Trägheiten oder Spiel im Kettentrieb bedingt sind, einfach
möglich. Somit ist eine einfache Optimierung des elektronischen Dämpfers 8 auf den
Istzustand des Kettentriebes 1 durchzuführen.
[0038] Eine suboptimale Einstellung der dämpfenden Steuergröße führt dazu, dass die Resonanzschwingung
nicht hinreichend gedämpft, im ungünstigsten Fall sogar angefacht wird.
[0039] Die so ermittelte dämpfende Steuergöße wird dem elektrischen Dämpfer zugeführt und
bewirkt eine dem Polygoneffekt entgegenwirkende schwellende Drehzahländerung des Kettenrades
4. Hierzu wird der elektronische Dämpfer 8 mit der Soll-Drehzahl n
soll als erste Eingangsgröße versorgt. Als weitere Eingangsgröße dient der Ist-Winkel
ψ
rad des Kettenrades 4, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem Kettenrad 4 oder
wahlweise an dem Elektromotor 2 oder dem Getriebe 3 über einen Sensor in Form eines
Impulsgebers 9 abgegriffen wird. Der Impulsgeber 9 kann optisch, magnetisch oder induktiv
sein, von dem pro Umdrehung des Kettenrads 4 mindestens ein winkelsynchroner Impuls
erzeugt wird. Die augenblickliche Winkellage ψ
rad wird dann durch Interpolation zwischen 2 aufeinander folgenden Impulsen bestimmt.
Grundsätzlich ist es auch möglich, den Polygoneffekt über andere vorzugsweise leichter
erfassbare Größen, wie beispielsweise den Strom des Motors 2, die Kettengeschwindigkeit
oder die Kettenkraft zu bestimmen.
[0040] Der elektronische Dämpfer 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Vorsteuerglied
ausgebildet, in dem die zweite Eingangsgröße der Ist-Winkel Ψ
rad über eine mathematische Funktion
ẏm (Ψ
rad) höherer Ordnung in einen Korrekturwert für die erste Eingangsgröße die Soll-Drehzahl
n
soll umgerechnet wird und in dem Summationspunkt mit der Soll-Drehzahl n
soll überlagert wird. Als Ausgangsgröße liefert der elektronische Dämpfer 8 somit wieder
eine Sollgröße n*
soll als Eingangsgröße für die Leistungs-Endstufe 7.
[0041] Grundsätzlich wäre es auch möglich, den elektronischen Dämpfer 8 als Zustandsregler
auszubilden und somit einen geschlossenen Regelkreis im Gegensatz zu dem Regelkreis
mit dem vorbeschriebenen Vorsteuerglied zu bilden.
[0042] Zusätzlich wird eine Optimierung der dämpfenden Steuergröße durch Rückführung des
Motorstromes, der Kettengeschwindigkeit oder der Kettenkraft in den elektronischen
Dämpfer 8 erreicht. Diese messbaren Größen erfahren durch eine einsetzende Resonanzschwingung
eine entsprechende, überlagerte Schwingung, die einen Rückschluss auf eine noch vorhandene
Resonanzschwingung beziehungsweise Rest-Resonanzschwingung erlauben. Hiervon ausgehend
kann dann die dämpfende Steuergröße
ẏm in dem elektronischen Dämpfer 8 optimiert werden.
[0043] In einer vereinfachten Ausführung des elektronischen Dämpfers 8 kann einfach die
Kettengeschwindigkeit moduliert werden, so dass die Anregung mit der kritischen Frequenz
durch die Änderung der Geschwindigkeit verhindert wird. Es wird somit gezielt einer
Einstellung einer Anregung des Kettenzuges 1 entgegengewirkt, indem die Erregerfrequenz
stetig verändert wird. Auch ist es möglich im Falle einer konstanten Last 6 mittels
eine Geschwindigkeitsvorsteuerung wegabhängig die Kettengeschwindigkeit mit einem
programmierbaren Geschwindigkeitsmuster so zu überlagern, dass damit Resonanzschwingungen
verhindert werden.
[0044] Auch können die Resonanzstellen durch die oben beschriebenen Rückführungen des Motorstromes,
der Kettengeschwindigkeit oder der Kettenkraft in den elektronischen Dämpfer 8 festgestellt
werden oder sind geschwindigkeitsabhängig bei bekannter Last 6 aus den Systemgrößen
des Kettentriebs 1 bestimmbar, so dass eine Lageerfassung am Kettentrieb ausreicht,
um die Annäherung an eine Resonanzstelle zu bestimmen.
[0045] In der Figur 2 ist ein Kraft-Zeit-Diagramm der polygonerregten Kettenschwingung eines
Kettenzugs nach dem Stand der Technik gezeigt. Im Vergleich hierzu ist in der Figur
3 ein Kraft-Zeit-Diagramm der polygonerregten Kettenschwingung eines erfindungsgemäßen
Kettenzugs dargestellt. Es ist ersichtlich, dass über die in der x-Achse dargestellte
Zeit von 0 bis etwa 11 s, in der versuchsweise ein Hebevorgang einer Last durchgeführt
wird, die Schwankungsbreite der auf der y-Achse aufgetragenen Kettenkraftamplitude
von bis zu etwa ± 700N durch den erfindungsgemäßen elektronischen Dämpfer 8 bis auf
etwa ± 70N reduziert werden kann. Hierdurch wird ein ruhiger Lauf der Kette und eine
geringere Schwellbelastung des Kettenzugs erreicht.
Bezugszeichenliste
[0046]
- 1
- Kettenzug
- 2
- Elektromotor
- 3
- Getriebe
- 4
- Kettenrad
- 5
- Gliederkette
- 6
- Last
- 7
- Leistungs-Endstufe
- 8
- elektronischer Dämpfer
- 9
- Impulsgeber
- Ψrad
- Ist-Winkel
- nsoll
- Soll-Drehzahl
- n*soll
- Dämpfende Steuergröße
1. Verfahren zur Laufberuhigung einer Gliederkette eines Kettenzuges, insbesondere zur
Verhinderung der Ausbildung einer Resonanzschwingung der Gliederkette, in dem eine
Gliederkette über ein polygonales Kettenrad mit ungleichförmiger Teilung geführt wird,
das von einem Elektromotor angetrieben wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Geschwindigkeit des Kettenrades (4) eine periodische und/oder stochastische sowie
dämpfende Steuergröße überlagert wird und die dämpfende Steuergröße eine Änderung
der Kettengeschwindigkeit in Art bewirkt, dass eine Ausbildung einer Resonanzschwingung
verhindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) über einen elektronischen Dämpfer (8) angesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektronischen Dämpfer (8) als erste Eingangsgröße eine Soll-Drehzahl (nsoll) des Kettenrades (5) und als zweite Eingangsgröße ein Ist-Winkel (Ψrad) des Kettenrades (5) zugeführt werden und in dem elektronischen Dämpfer (8) aus den
beiden Eingangsgrößen eine dämpfende Steuergröße errechnet wird, die in Form einer
gedämpften Drehzahl (n*soll) an den Elektromotor (2) übergeben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als dämpfende Steuergröße eine Dämpfungskraft (FD) in dem elektronischen Dämpfer (8) berechnet wird, die proportional der Geschwindigkeitsschwankungsamplitude
(ẏm) der Last (6) ist und aus dem sensorisch erfassten Ist-Winkel (Ψrad) berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung einer sich aufbauenden Resonanzschwingung durch Sensorik erfasst wird
und bei Bedarf die dämpfende Steuergröße verändert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer konstanten zu hebenden und/oder zu senkenden Last mittels einer Geschwindigkeitsvorsteuerung
wegabhängig die Kettengeschwindigkeit mit einem programmierbaren Geschwindigkeitsmuster
zur Vermeidung der Ausbildung einer Resonanzschwingung der Gliederkette (5) überlagert
wird.
7. Kettenzug mit einer über ein polygonales Kettenrad geführten Kette und mit einem auf
das Kettenrad wirkenden Elektromotor, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Elektromotor (2) ein elektronischer Dämpfer (8) vorgeschaltet ist, der eine Steuerung
des Elektromotors (2) in der Art bewirkt, dass eine Ausbildung einer Resonanzschwingung
der Gliederkette (5) verhindert wird.
8. Kettenzug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektronischen Dämpfer (8) als erste Eingangsgröße eine Soll-Drehzahl (nSoll des Kettenrades (4) und als zweite Eingangsgröße ein Ist-Winkel (Ψrad) des Kettenrades (4) zugeordnet ist.
9. Kettenzug nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Kettenrad (4) ein Sensor in Form eines Impulsgebers (9) zur impulsweisen Ermittlung
des Ist-Winkels (ψrad) angeordnet ist.
10. Kettenzug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Dämpfer (8) als Vorsteuerglied ausgebildet ist.
11. Kettenzug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens Sensor die Wirkung einer sich aufbauenden Resonanzschwingung erfasst und
bei Bedarf die dämpfende Steuergröße verändert wird.