DE2600564C2

DE2600564C2 -

Info

Publication number: DE2600564C2
Application number: DE19762600564
Authority: DE
Inventors: Bernhard 4443 Schuettorf De Wenning
Original assignee: Stemmann Technik GmbH
Current assignee: Stemmann Technik GmbH
Priority date: 1976-01-09
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1987-06-04
Also published as: DE2600564A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versor gung von verfahrbaren Verbrauchern nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Der verfahrbare Verbraucher kann dabei beispiels weise ein Kran oder ein Bagger sein. Der Verbrau cher wird über eine Versorgungsleitung versorgt, die von einer ortsfesten Anschlußleitung ausgeht. Die Versorgungsleitung kann aus einem Kabel, einem Druckmittelschlauch oder mehreren derartigen zu einer Leitungseinheit zusammengefaßten Leitungen bestehen. Diese Versorgungsleitung wird beim Ver fahren des Verbrauchers in Übereinstimmung mit dem vom Verbraucher zurückgelegten Weg auf eine Speichertrommel auf- oder von dieser abgewickelt.

Dabei muß dafür gesorgt werden, daß die Leitungs spannung, d.h. die mechanische Zugspannung in der Versorgungsleitung einen vorgegebenen Höchstwert nicht überschreitet und einen ebenfalls vorgege benen Mindestwert nicht unterschreitet. Es ist anzustreben, daß die Leitungsspannung innerhalb dieser Grenzwerte auf einen vorgegebenen, möglichst niedrigen Niveau konstant gehalten wird.

Durch die DE-AS 10 10 130, von welcher der Oberbe griff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist eine Vor richtung zur Versorgung von verfahrenbaren Verbrau chern über eine von einer ortsfesten Anschlußstelle ausgehend zum Verbraucher führende Versorgungslei tung bekannt. Die Versorgungsleitung ist dabei auf eine Speichertrommel aufgewickelt, die auf dem ver fahrbaren Verbraucher gelagert ist. Die Speicher trommel ist von einem Trommelantrieb mit einem drehrichtungsumkehrbaren Motor antreibbar. Die Zugspannung der Versorgungsleitung wird durch einen Leitungsspannungsgeber mit elektrischem Signalgeber erfaßt. Von dem Leitungsspannungsgeber ist der Motor des Trommelantriebs steuerbar. Der Leitungs spannungsgeber enthält eine Steuerschwinge, über welche die Versorgungsleitung geführt ist und welche unter dem Einfluß einer Feder steht. Durch die Leitungsspannung, d.h. die Zugspannung in der Versorgungsleitung, wird die Steuerschwinge zwischen zwei Stellungen gegen die Wirkung der Feder ausgelenkt. Sie betätigt dabei Steuermittel für den Motor. In einer der Stellungen, die der größten Leitungsspannung entspricht, wird der Motor auf Abwickeln der Versorgungsleitung geschaltet. In der anderen der besagten Stellungen, die der kleinsten Leitungsspannung entspricht, wird der Motor auf Aufwickeln der Versorgungsspannung ge schaltet. In einer Mittelstellung der Steuer schwinge übt der Motor überhaupt kein Drehmoment aus. Um ein Überfahren der ortsfesten Anschluß stelle der Versorgungsleitung zu ermöglichen, ist bei der DE-AS 10 10 130 eine zweite Steuerschwinge vorgesehen, und die beiden Steuerschwingen sind über ein Differentialgetriebe miteinander ge koppelt.

Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt eine Drei punktregelung der Leitungsspannung durch Auf- oder Abwickeln der Versorgungsleitung.

Durch die DE-PS 12 60 261 ist eine Vorrichtung zur Versorgung von verfahrbaren Verbrauchern über eine Versorgungsleitung bekannt, bei welchem die Versor gungsleitung von einem regelbaren Motor zur Erzie lung einer konstanten Leitungsspannung auf eine Speichertrommel auf- oder von dieser abgewickelt wird, wenn sich der Verbraucher bewegt. Die dabei erforderliche Drehzahl des Motors hängt auch vom - mit der Bewegung veränderlichen - Wickelradius ab. Zur Vereinfachung der Regelung ist bei der DE-PS 12 60 261 zwischen Speichertrommel und Motor ein stufenloses Getriebe angeordnet, dessen Über setzungsverhältnis proportional mit dem Drehwinkel der Trommel verstellt wird. Es wird so durch das Getriebe der Einfluß des veränderlichen Wickelra dius berücksichtigt. Bei Bewegung des Verbrauchers mit konstanter Geschwindigkeit ergibt sich dann zur Aufrechterhaltung eines konstanten Zuges eine kon stante Drehzahl des Motors, ohne daß der sich ändernde Wickelradius bei der Regelung berücksich tigt zu werden braucht.

Auch hier erfolgt die Regelung der Leitungsspannung durch eine Drehzahlregelung des Motors. Wie diese Regelung erfolgt, ist in der DE-PS 12 60 261 nicht offenbart.

Durch die DE-PS 21 19 505 ist ein Antriebsaggregat für eine fahrbare Speichertrommel zum Auf- und Abwickeln von elektrischen Versorgungsleitungen bekannt, bei welchem die Speichertrommel von zwei Motoren über Wirbelstromkupplungen antreibbar ist, mit denen die Trommeldrehzahl bei hoher Fahrge schwindigkeit regelbar ist. Das Antriebsaggregat enthält einen Sollwertgeber in Form eines Tacho generators mit einem von der Fahrbewegung abge leiteten Antrieb. An den Sollwertgeber ist ein elektronischer Zweikanalregler angeschlossen. An dem Eingang des Zweikanalreglers liegt weiter ein im Drehwinkel gesteuertes Potentiometer, dessen Drehwinkel mit der aufgewickelten Leitungslänge veränderbar ist. Das Potentiometer teilt das Signal eines Istwertgebers. Dieser Istwertgeber ist eben falls ein Tachogenerator, der mit der Speichertrom mel gekuppelt ist. Durch das Potentiometer wird der Wickelradius berücksichtigt. Der elektronische Zweikanalregler steuert die zwei Wirbelstromkupp lungen. Dabei wird die eine Wirbelstromkupplung je nach Erregung durch den zugeordneten Motor in der einen Drehrichtung und die andere Wirbelstrom kupplung je nach Erregung durch den zugeordneten Antriebsmotor in der entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben.

Bei dieser Anordnung wird die Drehzahl der Speichertrommel unter Berücksichtigung des Wickelradius so geregelt, daß die auf- oder abgewickelte Kabellänge gleich dem von dem Träger, z.B. einem Kran, zurückgelegten Weg ist. Die Leitungsspannung wird nicht erfaßt oder geregelt.

Bei der DE-AS 10 10 130 dient zwar die Leitungs spannung als Regelgröße. Diese Leitungsspannung wird jedoch über die Drehrichtung der Speicher trommel nur grob zwischen zwei Grenzwerten gere gelt. In der DE-PS 12 60 261 erfolgt eine Regelung der Drehzahl des die Speichertrommel antreibenden Motors zum Einhalten einer gewünschten Leitungs spannung, jedoch ist nicht angegeben, wie diese Drehzahlregelung erfolgt. Bei der DE-PS 21 19 505 erfolgt eine Regelung der Drehzahl des Antriebs für die Speichertrommel über Wirbelstromkupplungen in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit aber ohne Erfassung der Leitungsspannung.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß die Leitungs spannung der Versorgungsleitung in engen Toleranzen konstant gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst.

Als Motor wird ein Schleifringläufer-Stillstands motor verwendet, also ein Drehmomenterzeuger, der auch im Stillstand ein definiertes Drehmoment aus zuüben vermag, wobei durch den Schleifringläufer dieses ausgeübte Drehmoment veränderbar ist. Ein Leitungsspannungsfühler erfaßt die auftretende Leitungsspannung. Das Drehmoment des Schleifring läufer-Stillstandsmotors wird über eine Phasenan schnittsteuerung stufenlos so geregelt, daß die gewünschte Leitungsspannung erhalten wird. Es erfolgt also eine Regelung der von einem Leitungs spannungsfühler erfaßten Leitungsspannung über das auf die Speichertrommel aufgebrachte Drehmoment. Wenn der Verbraucher stillsteht, wird die Versor gungsleitung von dem Schleifringläufer-Still standsmotor unter einer vorgegebenen Leitungs spannung gehalten. Bewegt sich der Verbraucher von der Anschlußstelle weg, so daß eine größere Länge von Versorgungsleitung benötigt wird, so wird diese gegen das geregelte Drehmoment im wesentlichen mit der vorgegebenen Leitungsspannung abgezogen. Bewegt sich der Verbraucher auf die Anschlußstelle hin, so wird die Versorgungsleitung mit dem geregelten Drehmoment und unter Aufrechterhaltung der vorge gebenen Leitungsspannung aufgewickelt. Es kann auf diese Weise die Leitungsspannung in sehr engen Grenzen konstant gehalten werden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach stehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht der Speichertrommel mit Steuerschwinge und ein Blockschaltbild der Regelung.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Phasen anschnittsteuerung im Läuferkreis eines Schleifringläufer-Stillstandsmotors.

Eine Speichertrommel 1 ist an einem (nicht darge stellten) verfahrbaren Verbraucher gelagert. Eine Versorgungsleitung 2 ist auf die Speichertrommel 1 auf- und von dieser abwickelbar. Die Speichertrom mel 1 ist von einem Motor 3 in Form eines Schleif ringläufer-Stillstandsmotors antreibbar. Vorzugs weise besitzt der Schleifringläufer-Stillstands motor eine mechanische Bremse. Der Motor 3 treibt über ein Getriebe 4 eine Trommelwelle 5 der Speichertrommel 1. Statt dessen kann die Kraftüber tragung zwischen Motor 3 und Trommelwelle 5 auch über einen Kettentrieb oder über einen mit einem Zahnradgetriebe in Reihe geschalteten Kettentrieb erfolgen.

Von der Speichertrommel 1 läuft die Versorgungslei tung 2 über eine Steuerschwinge 7. Die Steuer schwinge 7 ist parallel zur Ablagerichtung der Ver sorgungsleitung 2 um einen Drehpunkt 6 auslenkbar. Von der Steuerschwinge 7 aus ist die Versorgungs leitung 2 in einen Kabelkanal geführt.

Die Steuerschwinge 7 wird von einer geeichten Feder 9 gegen die Versorgungsleitung 2 gedrückt. Dadurch nimmt die Steuerschwinge 7 eine Winkelstellung ein, deren Winkel der Leitungsspannung, d.h. der auf die Leitung wirkenden Zugkraft proportional ist. Zweck mäßigerweise wird die Federkennlinie der Feder 9 so gewählt, daß die Steuerschwinge 7 beim Nennwert der Leitungsspannung eine mittlere Winkelstellung ein nimmt. Bei einem Ansteigen oder Abfallen der Lei tungsspannung gegenüber diesem Nennwert kann die Steuerschwinge 7 dann von der mittleren Winkel stellung aus nach der einen oder der anderen Seite ausweichen. Die mittlere Winkelstellung und damit der Sollwert der Leitungsspannung können mittels eines Sollwertgebers 10 in Form eines Potentio meters einjustiert werden.

Mit der Steuerschwinge 7 ist ein elektrischer Signalgeber 11 in Form eines elektronischen Potentiometers gekoppelt. Der Signalgeber 11 spricht auf die Winkelstellung der Steuerschwinge 7 an und liefert damit den Istwert der Leitungs spannung. Der so ermittelte Istwert ist über eine elektrische Leitung 12 auf ein Steuergerät 13 geschaltet. Das Steuergerät 13 nimmt einen Soll wert-Istwert-Vergleich vor. Bei einer Abweichung des Istwertes von dem vorgegebenen Sollwert bewirkt das Steuergerät 13 über Triacs 14, 15 eine Verände rung des Phasenanschnittwinkels im Läuferkreis des als Schleifringläufer-Stillstandsmotor ausgebilde ten Motors 3, d.h. eine Änderung der Läuferspannung und des Läuferstromes und damit des abgegebenen Drehmomentes, bis die vorgegebene mittlere Winkel stellung der Steuerschwinge 7 und damit die vorge gebene Leitungsspannung wieder erreicht wird. Dabei sind im Läuferkeis des Motors 3 feste Widerstände in Reihe mit den Triacs 14, 15 angeordnet. Dadurch ist eine hohe Schlupfdrehzahl des Motors 3 gewähr leistet.

Zwischen der Leitungsspannung Z, dem Wickelradius r und dem an der Trommelwelle 5 wirksamen Drehmoment Md besteht die Beziehung Md=Z×r.

Bei einer spiralig wickelnden Trommel muß daher, wenn die geregelte Leitungsspannung Z als konstant angenommen wird, das Solldrehmoment, das von dem Motor 3 auf die Trommelwelle 5 ausgeübt werden soll, proportional an den jeweiligen Wickelradius angepaßt werden. Dazu dient ein mit der Trommel welle 5 gekuppeltes Potentiometer 18, das als Wickelradiusgeber dient. Das Potentiometer 18 liefert ein den Wickelradius wiedergebendes Meßsignal über eine Steuerleitung 19 an das Steuergerät 13. Dieses Meßsignal bewirkt im Steuergerät 13 eine kontinuierliche Veränderung des über die Phasenanschnittsteuerung eingeregelten Drehmoments des Motors 3 in Abhängigkeit vom Wickelradius.

In den meisten Bewegungsphasen des Verbrauchers und der Speichertrommel 1 ist der Motor 3 so geschal tet, daß er ein Drehmoment im aufwickelnden Dreh sinn auf die Speichertrommel ausübt. Die Versor gungsleitung 2 wird beim Abwickeln von der Speichertrommel 1 gegen dieses Drehmoment abge zogen.

Es können aber auch Betriebsphasen auftreten, bei denen von dem Motor 3 ein Drehmoment im abwickeln den Sinne auf die Speichertrommel 1 ausgeübt werden muß, um eine konstante Leitungsspannung an der Versorgungsleitung zu erhalten. Es ist beispiels weise auch die Masseträgheit der Speichertrommel 1 zu berücksichtigen. Wenn der Verbraucher stark beschleunigt wird, dann muß auch die Speichertrom mel 1 entsprechend beschleunigt werden. Die Leitungsspannung muß dann beim Abwickeln der Versorgungsleitung die an der Speichertrommel auftretenden Trägheitskräfte überwinden, die auch einem Drehmoment im aufwickelnden Drehsinn ent sprechen. Das von dem Motor 3 zur Erzielung einer konstanten Leitungsspannung aufzubringende Dreh moment kann dann null werden oder es kann sogar von dem Motor 3 ein den Trägheitskräften entgegenwir kendes Drehmoment im abwickelnden Sinne verlangt werden.

Wenn die Steuerschwinge 7 über eine Winkelstellung ausgelenkt wird, die einem solchen Drehmoment null des Motors 3 entspricht, dann wird der Motor 3 beim Durchgang durch diese Nullmoment-Winkelstellung bei dem Läuferstrom null im Ständerkreis so umgeschal tet, daß der Motor 3 ein Drehmoment in abwickelnder Richtung auf die Speichertrommel ausübt. Dieses Drehmoment kann dann wieder zwischen dem Wert null und dem maximal möglichen Wert geregelt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Versorgung von verfahrbaren Verbrauchern über eine von einer ortsfesten Anschlußstelle ausgehend zum Verbraucher führende Versorgungsleitung (2), enthaltend

a) eine Speichertrommel (1) für die Versor gungsleitung (2),
b) einen auf die Zugspannung der Versorgungs leitung (2) ansprechenden Leitungs spannungsfühler (7, 9, 11) mit elektrischem Signalgeber (11) und
c) einen Trommelantrieb mit drehrichtungs umkehrbarem Motor (3), der von dem Lei tungsspannungsfühler (7, 9, 11) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
d) der Motor (3) ein Schleifringläufer- Stillstandsmotor ist,
e) im Läuferkreis des Motors (3) Triacs (14, 15) angeordnet sind, über welche der Motor (3) in Form einer Phasenanschnitt steuerung steuerbar ist und
f) die Phasenanschnittsteuerung in einem mit dem Leitungsspannungsfühler (7, 9, 11) verbundenen Steuergerät (13) geformt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drehrichtung des Motors (3) im Ständerkreis desselben in Abhängigkeit von dem durch den Leitungsspannungsfühler (7, 9, 11) signalisierten Leitungszug umpolbar ist, wenn dieser Leitungszug Drehmomente in der der bisherigen Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung erforderlich macht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

a) mit der Speichertrommel (1) ein Potentio meter (18) als Wickelradiusgeber gekoppelt ist,
b) das Steuergerät (13) mit einem Sollwert geber (10) verbunden ist, durch den ein Sollwert der Leitungsspannung vorgebbar ist, und
c) das Drehmoment des Motors (3) durch die Phasenanschnittsteuerung auf einen Wert regelbar ist, der gleich dem Produkt aus der durch den Sollwertgeber (10) vorge gebenen Leitungsspannung und dem Potentio meter (18) gelieferten Wickelradius ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Läuferkreis des Motors (3) feste Widerstände (16, 17) in Reihe mit den Triacs (14, 15) angeordnet sind.