DE3404359A1

DE3404359A1 - Elektrische schaltungsanordnung zum schutz von pressen

Info

Publication number: DE3404359A1
Application number: DE19843404359
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing.(FH) 7320 Göppingen Braitinger; Günther Ing.(grad.) 7332 Eislingen Grupp
Original assignee: L Schuler GmbH
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 1984-02-08
Filing date: 1984-02-08
Publication date: 1985-08-08
Also published as: US4648003A

Description

L. Schuler GrtoH 19. Januar 1984

Bahnhofstr. 41-67 P 8064 KP/M/F

Postfach 1222

D-7320 Göppingen

Elektrische Schaltungsanordnung
zum Schutz von Pressen

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordung zum Schutz von Pressen, bei denen die Stromaufnähme des Antriebsmotors proportional oder nahezu proportional zu dem Dreh-(Last-)moment ist, insbesondere zum Schutz von Schnelläuferpressen mit einer Leistungssteuerstufe, einem Stromregelglied, einem Drehzahlregelglied, einer Einrichtung zur fortwährenden Erfassung einer dem Istwert des Dreh-(Last-)momentes proportionalen Größe und einer Einrichtung zur fortwährenden Erfassung einer dem Istwert der Drehzahl proportionalen Größe sowie einer Vorgabeeinrichtung für die dem Drehzahlsollwert entsprechende Größe.

Der in der Anlaufphase der Presse von dem Antriebsmotor aufgenommene Strom ist infolge Überwindung von Trägheitsmomenten der angekuppelten Last wie Schwungrad, Schlitten u.dgl. und Haftreibung in den Lagern und Gleitführungen um ein Mehrfaches höher als der im Normalbetrieb aufgenonnene Strom. Bei Schnellaufenden Pressen, z.B. Stanzautomaten für Elektromotorenbleche, wird der überwiegende Anteil der vom Antriebsmotor abgegebenen Leistung durch Reibung in Lager- und Führungselementen aufgenommen, so daß sich während des Betriebes eine nahezu konstante Leistungsabgabe des Antriebsmotors und demzufolge auch eine nahezu konstante Ijeistungs-/Stromaufnahnie einstellt. Während des Betriebes kann z.B. durch Lagerschaden oder Fahren in Kollisionsstellung die Presse oder zumindest Teile dieser zerstört werden, wobei es zu erhöhter, über den Betriebsstrom hinausgehender Stromauf nähme des Antriebranotors koirmt.

In der DE-OS 26 24 784 ist eine Motorschutzschaltung gezeigt mit einem Schaltkreis zur Ermittlung der Motorstromaufnähme, mit einem Schaltkreis zum Abschalten des Motors bei zu hoher Stromaufnahme und mit einem Schaltkreis zum überbrücken der Anlauf phase des Motors. Der tlberbrückungsschaltkreis weist ein Zeitglied auf aus einem RC-Glied, das über eine Transistor-/Zenerdiodenstrecke auf den Spannungsausgang des Motorstromaufnahmeschaltkreises geschaltet ist und die erzeugte Spannung am Ausgang dieses Schaltkreises auf einem niederen Niveau hält. Nach Zeitablauf - Entladen des Kondensators des Zeitgliedes führt die Ermittlung eines Stromes, der über den Betriebsstrom hinausgeht, zu einem Abschalten des Motorstrccnkreises.

In der DE-OS 20 13 272 ist eine auf den Pressenbetrieb und den Schutz des Motors bezogene Einrichtung zur Überwachung der Motorstromaufnahme beschrieben worden mit einem Strom-Istwertgeber, einer Anzahl auf bestimmte Drehwinkelbereiche der Presse eingestellte Strom-Sollwertgeber und einer Vergleichseinrichtung zur Abgabe eines Warnoder Abschaltsignales iirmer dann, wenn der Strom-Istwert den Strom-Sollwert vorgegebener Größe für den Drehwinkelbereich überschreitet.

Die Auswahl des jeweils angesprochenen Sollwertgebers und die Zeitspanne des Vergleichens erfolgt über einen Impulsgeber. Eine Abschaltüberbrückung in der Anlaufphase des Pressenmotors sieht der Schaltungsaufbau nicht vor.

Schaltungstechnisch wird ausgegangen von der DE-AS 15 63 709.

Diese Schrift zeigt eine Drehzahlregeleinrichtung für Gleichstromnebenschlußmotoren mit einer Leistungsstufe im Ankerstromkreis und einer solchen im Feldregelkreis. Mit der Motorwelle ist eine Tachometermaschine gekuppelt zur Bildung einer der Drehzahl des Motors proportionalen Spannung. Der Spannungswert wird in einem Vergleichsglied mit dem Drehzahlsollwert verglichen. Das Vergleichsergebnis steht als Führungsgröße an dem Eingang eines Drehzahlreglers an. Der im Ankerstromkreis fließende Strom erzeugt über einen Stromwandler einen Strom-Istwert, der einem weiteren Vergleicher im Eingang eines auf die Leistungsstufe wirkenden Ankerstromreglers zugeführt wird, der seine zweite Bezugsgröße aus dem Drehzahlregler erhält.

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Weiterbildung eines derartigen grundlegenden Schaltungsaufbaus zu Abschaltzwecken bei Pressen

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bei über die Betriebsstxomaufnahme hinausgehender Stromaufnahme des Pressen-Antriebsnotors, urn die im Schadensfall auftretenden Zerstörungen auf das die erhöhte Stromaufnahne bewirkende Maschinenteil zu beschränken, indem für einen fortwährenden Vergleich zwischen dem Istwert des Dreh-(Last-)motnentes bzw. einer dieser porportionalen Größe (Spannung) mit einem Vorgabewert der Vorgabewert nach Erreichen der Solldrehzahl des Motors gebildet und in einem Speicher abgelegt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Größen für den Drehzahlsollwert und den Drehzahlistwert, wie an sich bekannt, an eine Vergleichsstufe im Eingang des Drehzahlregelgliedes und zudem an eine zweite Vergleichsstufe zur Abgabe eines Signals bei Erreichen der Drehzahlsollwertvorgabe durch den Antriebsmotor geschaltet sind, daß die Größe für den Istwert des Dreh- (Last-)ircmentes, wie an sich bekannt, an eine Vergleichsstufe im Eingang des Stromregelgliedes und zudem an den Eingang eines Speichergliedes und an einen ersten Eingang einer vierten Vergleichsstufe geschaltet ist, daß der Ausgang des Speichergliedes an einen weiteren Eingang der vierten Vergleichsstufe geschaltet ist zur Abgabe eines Signals am Ausgang der vierten Vergleichsstufe, wenn die Größe für den Istwert des Dreh-(Last-) momentes den Speicherinhalt des Speichergliedes übersteigt, und daß der Ausgang der zweiten Vergleichsstufe an einen Freigabeeingang des Speichergliedes geschaltet ist zur Freigabe des Speichergliedes zur Speicherung des Istwertes des Dreh-(Last-) inomentes für einen fortwährenden Zugriff auf den Speicherinhalt.

Ein derartiger Schaltungsaufbau ist in vorteilhafter Weise in analoger, in digitaler und in gemischter Schaltungstechnik ausführbar. Der Schaltungsaufbau ist nicht beschränkt auf die überwachung von Gleichstromnebenschlußmotoren. Vielmehr ist der Schaltungsaufbau bei allen Motoren anwendbar, bei denen der Motorstrom zumindest nahezu proportional dem Dreh-(Last-)moment ist. In vorteilhafter Weise ist der Schaltungsaufbau für Motoren mit hohen Lastwechseln, insbesondere bei Schnelläuferpressen verwendbar. Weitere wesentliche Vorteile ergeben sich daraus, daß die Ausblendung des Anlaufvorganges des Motors mit dem gekuppelten massenbehafteten Antriebssystem nach dem Einschalten auf die vorgewählte Betriebsdrehzahl nicht zeitabhängig erfolgt hierbei werden nicht iirmer die Soll-Betriebswerte erreicht -, sondern aufgrund einer reinen Drehzahlabfrage auf Betriebsdrehzahl.

<iiiU/H betrit'bHtjenk'ißon Juui nut. Ldstwechaeln ijrrinyer An/uhi kann zur Erreichung eines notwendigen Abstandes zwischen Laststrom als Folge der Lastspitzen und einer zu kontrollierenden Störgröße die Schaltungsanordnung entsprechend den Patentansprüchen 2 und 3 mit einfachen Schaltungsmaßnahmen erweitert werden, so daß in vorteilhafter Weise Lastspitzen im Zeitpunkt der Bildung des Strom-Sollwertes bzw. einer dieser proportionalen Größe mit erfaßbar sind.

Unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel in der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beschrieben.

Der Antriebsmotor 1, z.B. ein solcher für den Antrieb eines Pressenstößels, eines Schermessers oder derartiger Lasten, kann, wie gezeigt, ein Gleichstromnebenschlußmotor sein, dessen Erregerfeldwindungen 2 an eine separate Leistungsstufe 3 geschaltet sind. Für die Schaltungsanordnung der noch zu beschreibenden Art kann bei entsprechender Anpassung, z.B. der Leistungsstufe 4 für den Motor strom, hier für den Ankerstrom, auch jeder andere Motor verwendet werden, dessen Drehmoment bzw. Lastmoment eine Funktion des Stromes darstellt, wobei dessen Stromaufnahme proportional, zumindest angenähert proportional der Last bzw. dem abgegriffenen Drehmoment ist. Der Leistungsstufe 4 ist ein Pulsgeber 6, z.B. ein Impulsgenerator, vorgeschaltet, dessen Ausgangssignale z.B. den Zündwinkel des oder der Thyristoren der Leistungsstufe 4 beeinflussen. Dem Eingang des Pulsgebers 6 ist ein Stromregelglied 7 vorgeschaltet. Die Führungsgröße für das Stromregelglied 7 ist aus einer ersten Vergleichsstufe 8 abgeleitet. Diese Vergleichsstufe 8 kann ein Suirmierverstärker sein. Eingangsseitig sind an die erste Vergleichsstufe 8 der über einen Stromwertaufnehmer 9 ermittelte Strom-Istwert und der ausgangsseitig an einem Drehzahlregelglied 11 als Sollwert anstehende Wert geschaltet.

Am Eingang des Drehzahlregelgliedes 11 stehen eine in einer dritten Vergleichsstufe 12 aus einer motorgekuppelten Einrichtung für die fortwährende Erfassung, Tachometermaschine 13, abgeleitete Drehzahl bzw. eine dieser proportionalen Größe und ein in einer Vorgabeeinrichtung 14 gebildeter Drehzahlsollwert an zur Bildung der Führungsgröße für die Drehzahlregeleinrichtung. Dieser Schaltungsaufbau sieht weiterhin eine zweite Drehzahlvergleichsstufe 16, ein Speicherglied 17 und eine vierte Vergleichsstufe 18 vor. Die zweite Vergleichsstufe 16 ist mit einem Eingang an den Ausgang der Drehzahlsollwertvorgabeein-

richtung 14, mit dem anderen Eingang an die von der Tachometermaschine 13 kommenden Leitung geschaltet. Der Ausgang der zweiten Drehzahlvergleichsstufe 16 ist an einen Drehzahlgrenzwertmelder 19 zur Abgabe eines Betriebssignales und an einen Freigabeeingang des Speichergliedes 17 geschaltet zum öffnen des Signaleinganges dieses Speichers bei Erreichen der Solldrehzahl durch den Motor 1, wenn η = n_ ,, ist. Der Ausgang des Speichergliedes 17 ist an einen Eingang der vierten Vergleichsstufe 15 geschaltet. An einen weiteren, den zweiten Eingang dieser Vergleichsstufe, ist das Ausgangssignal des Stromwertaufnehmers 9 gelegt.

Der Ausgang der vierten Vergleichsstufe 18 führt zu einem Stromgrenzwertmelder 21 zur Abgabe eines Abschalt- oder Warnsignales an die Pressenüberwachung, wenn I_Tcrn größer Ι—.,.,- ist. Der Drehzahlgrenzmelder 19 setzt grundsätzlich den Ausgang des Stromgrenzwertmelders 21 offen. Dieser wird als Folge des Stromvergleiches in der vierten Vergleicherstufe 18 dann geschlossen, wenn der Iststrom größer dem Sollstrom in dem Speicher 17 ist. In der gemeinsamen Leitung zu dem Speicher 17 und zu der vierten Vergleicherstufe 18 können ein Stromglättungsglied oder, wie gezeigt, im Eingang des Speichergliedes 17 ein Strombegrenzungsglied 22 geschaltet sein zur Vermeidung der Speicherung der Vergleichsgröße eines Uberstromes direkt nach der Anlaufphase des Motors 1 als Folge dann auftretender überlast. Die in dem Stromwertaufnehirer 9 und in der Tachometermaschine 13 gewonnenen Werte stellen den ursprünglichen Größen porportionale Größen (Spannungen) dar, die über Analog-/Digitalwandler für einen digitalen Schaltungsaufbau umgewandelt werden können. Die Vergleichsstufen 8 und 12 können als SunraLerverstärker mit digitalem Eingang ausgebildet sein, ebenso die Speicher- und Vergleichsstufen 16, 17, 18, sowie die Strombegrenzerstufe 22.

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Claims

L. Schuler QpAaH 19. Januar 1984

Bahnhofstr. 41-67 P 8064 KP/M/F

Postfach 1222
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D-7320 Göppingen

Elektrische Schaltungsanordnung
zum Schutz von Pressen

Patentansprüche;

( 1.!Elektrische Schaltungsanordnung zum Schutz von Pressen, bei denenaie Stromaufnahme des Antriebsmotors proportional oder nahezu proportional zu dem Dreh-(Last-)moment ist, insbesondere zum Schutz von Schnelläuferpressen, mit einer Leistungssteuerstufe (4), einem Stromregelglied (7), einem Drehzahlregelglied (11), einer Einrichtung (9) zur fortwährenden Erfassung einer dem Istwert des Dreh-(Last-)momentes proportionalen Größe und einer Einrichtung (13) zur fortwährenden Erfassung einer dem Istwert der Drehzahl proportionalen Größe sowie einer Vorgabeeinrichtung (14) für die dem Drehzahlsollwert entsprechende Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen für den Drehzahlsollwert und den Drehzahlistwert, wie an sich bekannt, an eine Vergleichsstufe (12) im Eingang des Drehzahlregelgliedes (11) und zudem an eine zweite Vergleichsstufe (16) zur Abgabe eines Signals bei Erreichen der Drehzahlsollwertvorgabe durch den Antriebsmotor (1) geschaltet sind, daß die Größe für den Istwert des Dreh-(Last-)momentes, wie an sich bekannt, an eine Vergleichsstufe im Eingang des Stromregelgliedes (7) und zudem an den Eingang eines Speichergliedes (17) und an einen ersten Eingang einer vierten Vergleichsstufr (18) geschaltet ist, daß der Ausgang des Speichergliedes (17) nn einem weitoren Eingang der vierten Vergleichsstufe (18) geschaltet ist zur Abgabe eines Signals am Ausgang der vierten Vergleichsstufe (18), wenn die Größe für den Istwert des Dreh-(Last-)momentes

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2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Eingang des Speichergliedes (17) ein Strombegrenzerglied (22) geschaltet ist.
3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1, da- durch gekennzeichnet, daß in den gemeinsamen Leitungsabschnitt zu dem Eingang des Speichergliedes (17) und zu dem ersten Eingang der vierten Vergleichsstufe (18) eine Stromglättungsstufe geschaltet ist.