[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anfahren eines unter Last stehenden
Hebezeuges, wie eines Aufzuges oder eines Krans, gemäß den Gattungsmerkmalen des Patentanspruchs
1.
[0002] Bislang fährt man die Antriebsmaschine eines Hebezeuges, die über den Regelkreis
eines Lagereglers gesteuert wird, an, indem man den Lüftungsmagneten der Federkraftbremse
mit dem vollen Erregerstrom beaufschlagt, der für das sichere Abheben der Ankerscheibe
von den Bremskörpern sorgt, womit schlagartig die Bremswirkung der Federkraftbremse
aufgehoben wird. Ebenso abrupt wird über den Regelkreis des Lagereglers die Übernahme
des Lastmomentes durch die Antriebsmaschine bzw. den Antriebsmotor veranlaßt, wonach
sich dann infolge Erhöhung des Antriebsmomentes über den Lageregler das gesamte Antriebssystem
in Bewegung setzt. Es wird also der Regelkreis der Antriebsmaschine schlagartig nach
Wegfall des Bremsmomentes mit dem vollen Lastmoment beaufschlagt, und er antwortet
entsprechend in Gestalt einer Sprungfunktion. Dies macht sich mit einem Anfahrruck
deutlich bemerkbar, was insbesondere bei einer Aufzugsanlage für die Personenbeförderung
unangenehm ist. Das Einschwingverhalten beim Anfahraugenblik läßt sich zwar durch
eine geeignete Vorsteuerung des Regelkreises bei einem bekannten Lastmoment verbessern,
dafür ist jedoch in aller Regel eine zusätzliche, aufwendige Sensorik erforderlich.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anfahren eines unter
Last stehenden Hebezeuges vorzuschlagen, mit dem die Übergabe des Lastmomentes von
der Federkraftbremse an den Antriebsmotor weitgehend ruckfrei vorgenommen werden kann.
[0004] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsbildenden Art nach der Erfindung
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0005] Für die Erfindung ist wesentlich, daß beim Anfahrvorgang der Erregerstrom für die
Federkraftbremse allmählich erhöht wird, also zeitabhängig, womit sich entsprechend
umgekehrt proportional die Bremskraft allmählich verringert. Ab demjenigen Zeitpunkt,
ab dem sich der Hebezeugantrieb in Bewegung zu setzen beginnt, erfolgt die lastabhängige
Reaktion des Regelkreises der elektrischen Antriebsmaschine, wobei je nach Lastfall
die Antriebsmaschine mit einem angepaßten Anfahrmoment das Lastmoment von der Federkraftbremse
übernimmt. Dazu wird bei relativ zur Vollast geringerer Last vermieden, daß der Regelkreis
des Lagereglers den Antriebsmotor auf das volle Lastmoment steuert. Hierzu wird auf
die Bremskennlinie der Federkraftbremse zurückgegriffen, welche die Abhängigkeit des
Bremsmomentes von dem jeweiligen Erreger strom charakterisiert. So kann für die beginnende
Bewegung des Hebezeugantriebs, die je nach Lastfall zeitlich unterschiedlich einsetzt,
die Größe oder der Betrag des Erregerstroms für die Bremse gemessen werden, aus dem
sich das jeweilige Last- oder Bremsmoment ergibt. Dieser augenblickliche Erregerstrom
wird als zusätzliche Stellgröße oder Vorsteuergröße im Regelkreis des Lagereglers
der Antriebsmaschine ausgewertet, womit das Anfahrmoment der Antriebsmaschine auf
das augenblickliche Lastmoment eingestellt werden kann. Mit geeigneten Hilfsmitteln
kann folglich aus der Bremsmoment-Strom-Charakteristik der Federkraftbremse die Höhe
des augenblicklichen Lastmomentes ausreichend genau errechnet werden.
[0006] Die Wirkungsrichtung des vom Antriebsmotor aufzubringenden Anfahrmomentes kann auf
einfache Weise dadurch erfaßt werden, daß man bei der beginnenden Bewegung des Hebezeugantriebs
die Bewegungsrichtung erfaßt und somit gleich das passende Vorzeichen der lastproportionalen
Größe zur Verfügung hat. So kann das augenblickliche Lastmoment als indirekt gemessene
Größe ermittelt werden, und die entsprechende Information wird als Startwert im Motorregelkreis
verwendet, um den Anfahrruck des Hebezeuges bei unbekannter Last weitestgehend zu
vermeiden.
[0007] Ab der beginnenden Bewegung des Hebezeugantriebs kann der Erregerstrom für die Federkraftbremse
weiter allmählich bis auf den vollen Erregerstrom für die Bremslüftung erhöht werden.
Es steht dann zusätzlich noch ein Zeitintervall für die weitere Drehmomentenübernahme
von der Federkraftbremse auf den Antriebsmotor zur Verfügung, womit sich das Einschwingverhalten
des die Antriebsmaschine steuernden Lagereglers noch deutlich verbessern läßt, also
zu einer Verkürzung des Einschwingvorganges beiträgt.
[0008] Anhand der Zeichnung wird die Erfindung noch ergänzend erläutert.
[0009] In Fig. 1 ist der Erregerstrom I der magnetisch lüftbaren Federkraftbremse über der
Zeit t dargestellt. Die Funktion I
B (t) ergibt eine Gerade entsprechend der stetigen linearen Erhöhung des Erregerstroms
der Federkraftbremse zur Einleitung des Anfahrvorganges des betreffenden Hebezeuges.
Zeitabhängig wird der Strom I langsam erhöht und zum Zeitpunkt t
L setzt sich das Antriebssystem des Hebezeuges in Bewegung. Dies ist in Fig. 2 veranschaulicht,
wobei die X-Achse nicht nur den Weg der Bewegung sondern auch die Bewegungsrichtung
angibt, womit das Vorzeichen des Lastmomentes ermittelt werden kann. Die Höhe des
Lastmomentes wird aus der Bremsmoment-Strom-Charakteristik der Federkraftbremse berechnet,
was Fig. 3 zeigt. Hier ist der Verlauf des Bremsmomentes M der Federkraftbremse in
Abhängigkeit vom Erregerstrom I wiedergegeben. Die Bremsmoment-Strom-Charakteristik
der Bremse ist in erster Näherung eine nach unten geöffnete Parabel, und zwar gemäß
der Formel
M(I) = M
k (1- (I/I
A)
2).
[0010] In dieser Formel ist Mk das Kennmoment der Federkraftbremse und I
A ist der Erregerstrom, bei dem der elektrische Lüftungsmagnet die Federkraftbremse
lüftet. Hierbei ist zu beachten, daß der Anziehstrom von der jeweils vorhandenen Luftspaltweite
zwischen der die Bremskörper beaufschlagenden Ankerscheibe und dem Lüftungsmagneten
abhängig ist. Das von der Bremse getragene Kennmoment M
k ist von der jeweiligen Federbestückung abhängig, die ebenso den Verlauf der Bremsmoment-Strom-Kennlinie
beinflußt, die für den jeweiligen Einsatzfall bekannt ist und in einer Auswerteinrichtung
eingespeichert werden kann. So läßt sich für den augenblicklichen Erregerstrom IL
der Bremse, der mit beginnender Bewegung des Hebezeugantriebs gemessen wird, mit ausreichender
Genauigkeit das zugehörige Lastmoment ermitteln und danach das Anfahrmoment des Antriebsmotors
einstellen. Zu dieser indirekten Messung des Lastmomentes läßt sich mit einfachen
Mitteln derjenige Zeitpunkt abpassen, bei dem sich das Antriebssystem zu dem der Bremsenrotor
und der Rotor der Antriebsmaschine gehören, in Bewegung setzt. Da für diesen Zeitpunkt
M
Bremse = M
Last gilt, kann darauf über den Lastregelkreis der Antriebsmaschine deren Anfahrmoment
so eingestellt werden, daß sich eine koordinierte Lastmomentübergabe zwischen Bremse
und Maschine ergibt.
1. Verfahren zum Anfahren eines unter Last stehenden Hebezeuges, wie eines Aufzuges oder
eines Krans, das von einem lastabhängig über den Regelkreis eines Lagereglers gesteuerten
Antriebsmotor bei den Hubvorgängen angetrieben und jeweils im Stillstand von einer
elektromagnetisch lüftbaren Federkraftbremse als Feststellbremse gehalten wird, wobei
beim Anfahrvorgang durch Aufschalten eines Erregerstromes auf die Bremse eine Übergabe
des Lastmomentes von der Breme an den Motor erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Anfahrvorgang der Erregerstrom für die Bremse zeitabhängig bis zu demjenigen
Zeitpunkt erhöht wird, bei dem sich der Hebezeugantrieb in Bewegung zu setzen beginnt
und bei dem die Größe des augenblicklichen Bremsmomentes aus dem Erregerstrom und
aus den Kenngrö-ßen der Bremse ermittelt und in Abhängigkeit davon über den Regelkreis
des Lagereglers der Motor auf ein dem so ermittelten Bremsmoment entsprechendes Anfahrmoment
eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der beginnenden Bewegung des Hebezeugantriebs die Bewegungsrichtung erfaßt
und danach die Wirkrichtung des vom Motor bereitzustellenden Anfahrmomentes festgelegt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ab der beginnenden Bewegung des Hebezeugantriebs der Erregerstrom für die Bremse
weiter zeitabhängig bis auf den vollen Erregerstrom für die Bremslüftung erhöht wird.