DE4413047A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bremsüberwachung des Gleichstrommotors einer Druckmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bremsüberwachung des Gleichstrommotors einer Druckmaschine, insbe­ sondere Bogenoffsetdruckmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 6.

Gerade bei Bogenoffsetdruckmaschinen sind bei einer Vielzahl von Stellen elektrisch abgesicherte Verschutzungen angebracht, durch welche verhindert werden soll, daß eine Bedienperson mit bewegten bzw. rotierenden Maschinenteilen in Berührung kommt. Ferner sind bei einer Bogenoffsetdruckmaschine auch eine Mehrzahl von Not-AUS- Tastern vorgesehen, durch welche die Maschine in einer kürzesten Zeit zum Stillstand gebracht werden kann. Hierzu existieren Sicher­ heitsauflagen, welche vorschreiben, daß nach Betätigung eines Not-AUS-Tasters bzw. bei Öffnen eines Schutzes während eines bestimmten Betriebszustandes die Maschine nach einer bestimmten Maximalzeit den Stillstand erreicht haben muß. Um eine Vielzahl von Bewegungsvorgängen sowohl bei geringer als auch bei hoher Drehzahl durchführen zu können, weisen moderne Bogenoffsetdruckmaschinen in der Regel Gleichstromantriebe mit netzgeführten Stromrichtern auf (z. B. 4-Quadranten-Antrieb), welche einen hohen Drehzahlstellbereich, hohe Leistung und ferner auch ein elektrisches Bremsen ermöglichen.

Damit Bogenoffsetdruckmaschinen mit einem derartigen Antrieb die vorgesehenen Sicherheitsauflagen für das Kommando Not-AUS erfüllen können, sind aber zusätzliche Absicherungsmaßnahmen notwendig. So sieht beispielsweise die EP 0 234 728 B1 ein Sicherheitssystem für eine Druckmaschine vor, bei dem zur Bremsüberwachung neben der eigentlichen Drehzahlregelung zusätzlich die Soll- und Ist-Werte der Drehzahl der Antriebsvorrichtung überprüft werden und bei der eine elektromechanische Bremsvorrichtung betätigt wird, wenn eine unzulässig hohe Abweichung dieser Werte vorliegt. Bei diesem System wird also auch im Falle des Not-AUS-Kommandos grundsätzlich elektrisch gebremst und die mechanische Bremse nur dann betätigt, wenn der Ist-Wert der Drehzahl nicht schnell genug abnimmt. Zur Erfassung des Ist-Wertes der Antriebsdrehzahl findet gewöhnlicher Weise ein Tachogenerator Verwendung, was als nachteilig anzusehen ist, da letztlich die Zuverlässigkeit dieses Sicherheitssystem von der Zuverlässigkeit der Drehzahlerfassung abhängt. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß Druckmaschinen bei verschiedenen Betriebszuständen aber auch wegen unterschiedlicher Leichtgängigkeit der Lager für den Antrieb eine unterschiedliche Last darstellen, so daß der vorgegebene und zu überwachende Drehzahl/Zeitverlauf bei Not-AUS an das minimal mögliche Lastmoment anzupassen ist.

Aus der EP 0 187 247 B1 ist ein Verfahren nebst Einrichtung zur Bremskontrolle eines bewegungsüberwachten Antriebsmotors einer Druckmaschine bekannt, bei der das Bremsmoment der elektromagne­ tischen Bremse während des Maschinenstillstandes durch Erfassen einer Bewegung des Motors festgestellt wird. Hiermit ist es aber nicht möglich ein rein elektrisches Bremsen als Folge des Not-AUS- Kommandos zu überwachen.

Aus der EP 0 572 805 A2 ist eine Schleichgangdrehzahlüberwachung für Antriebe in Druckmaschinen bekannt, welche einen Gleichstrom- Nebenschlußmotor aufweisen. Es soll gewährleistet sein, daß in bestimmten Betriebszuständen, z. B. beim Schleichgang, keine unzu­ lässig hohe Drehzahlabweichung auftritt. Dazu wird die Ankerspannung des Motors überwacht und bei einer unzulässig hohen Abweichung ein Steuerstromkreis unterbrochen. Es erfolgt somit eine reine Drehzahlüberwachung des Antriebes, so daß nur durch zusätzliche Maßnahmen die Einhaltung eines geforderten Bremsvorganges feststellbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung gemäß dem jeweiligen Hauptanspruch derartig zu verbessern, so daß die oben genannten Nachteile vermieden werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des entsprechenden Verfahrens- bzw. Vorrichtungsanspruchs. Weiterbil­ dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß bei einer Bogenoffsetdruckmaschine mit Gleichstromantrieb und netzgeführten Stromrichter der Ankerstrom erfaßt wird und dabei überprüft wird, ob dieser, nachdem ein Not-AUS-Kommando gegeben wurde, betragsmäßig einen bestimmten Mindestwert überschreitet. Der vom tatsächlichen Ankerstrom zu überschreitende Mindestwert ist dabei derartig gewählt, daß der nötige Bremsvorgang auf jeden Fall eingehalten wird. Wird bei dem Vergleich des Ist-Wertes des Ankerstroms und dem vorgegebenen Minimalwert festgestellt, daß dieser Minimalwert nicht erreicht wird, so ist vorgesehen, den Gleichstrommotor über den Stromrichter momentenfrei (z. B. Stromrichter stromlos) zu schalten und ferner eine elektromechanische Bremse zuzuschalten. Ein Defekt in der Steuerung des Gleichstromantriebes, des Stromrichters oder in der Drehzahlerfassung z. B. Tachogenerator des Antriebes kann somit nicht zu einem Nichteinhalten eines vorgesehenen Bremsvorganges führen.

Die Erfindung macht sich die Tatsache zu nutze, daß gerade bei einem fremderregten Gleichstromantrieb das Antriebs- bzw. Bremsmoment betragsmäßig dem Ankerstrom proportional ist. Ferner hat eine Bogenoffsetdruckmaschine ein minimales Lastmoment, welches sich im Betriebsfall durch die Zügigkeit der Druckfarbe, durch Druckbeistellung, Papierlauf usw. vergrößert. Dementsprechend ist der Gleichstromantrieb mit Stromrichter derartig an das Lastmoment der Maschine angepaßt, so daß im störungsfreien Fall der auf das Not-AUS-Kommando folgende Bremsvorgang vom Stromrichter rein elektrisch ausgeführt werden kann. Dadurch wird die Maschine in jedem Falle mit maximaler Verzögerung gebremst.

Im störungsfreien Fall wird dazu nach einem Not-AUS-Kommando der Gleichstromantrieb über den Stromrichter an der Stromgrenze abge­ fahren. Das erfindungsgemäße Überwachungsprinzip stellt nun fest, ob nach dem Not-AUS-Kommando der Motor- bzw. Ankerstrom tatsächlich innerhalb einer vorgegebenen Toleranz an dieser Stromgrenze liegt. Ist dies nicht der Fall, so wird zur Erzielung einer größtmöglichen Sicherheit, d. h. um schnellstmögliches Anhalten zu gewährleisten, der Stromrichter vom Netz geschaltet und zusätzlich die mechanische Bremse eingelegt. Somit ist für das Not-AUS-Kommando auf jeden Fall gewährleistet, daß die Maschine mit größtmöglichen Moment - im Normalfall entweder elektrisch oder im Störungsfall mechanisch - gebremst wird.

Des weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Druckmaschinenantriebes,

Fig. 2 und 3 der Verlauf des Ankerstroms über die Zeit.

Fig. 1 ist prinzipiell der Aufbau eines Gleichstromantriebs einer nicht dargestellten Bogenoffsetdruckmaschine wiedergegeben. Dieser Antrieb besteht aus einem netzgeführten Stromrichter SR sowie einem Gleichstrommotor M, dem zusätzlich ein Tachogenerator T und eine elektromechanisch betätigbare Bremse B zugeordnet ist. Die wichtigsten Komponenten des netzgeführten Stromrichters SR sind dabei ein Leistungsteil LTA für den Ankerstrom IA bzw. die Ankerspannung UA und ein Leistungsteil LTF zur Erzeugung des Feldstromes IF. Den Leistungsteilen LTA bzw. LTf für den Ankerstrom IA bzw. den Feldstrom IF ist jeweils ein Regler RD bzw. RF zugeordnet, wobei der Regler RF über das Leistungsteil LTF den Feldstrom IF auf einen vorgegebenen Wert regelt. Der Regler RD regelt dabei Ankerspannung UA derart, daß der Gleichstrommotor M eine vorgegebene Drehzahl lastunabhängig fährt. Den Sollwert der Drehzahl erhält der netzgeführte Stromrichter SR und somit der Regler RD von einer Steuerung S der Druckmaschine. Der Ist-Wert der Drehzahl des Gleichstrommotors M wird dem Regler RD über den Tachogenerator T in Form einer drehzahlabhängigen Spannung zugeführt. In an sich bekannter Weise ist der Regler RD dazu ausgebildet, bei Vorgabe eines neuen Soll-Wertes für die Drehzahl von der Steuerung S die Drehzahl des Gleichstrommotors M gemäß vorgegebener, programmierter Zeitrampen nachzuführen.

Die Steuerung S steht mit Not-AUS-Tastern NA sowie weiteren, nicht dargestellten und beispielsweise an Schutzen angebrachten Schaltern in Wirkverbindung. Wird beim Betrieb der Druckmaschine beispiels­ weise ein Not-AUS-Taster NA betätigt, so gibt die Steuerung S der Druckmaschine ein entsprechendes Kommando an den netzgeführten Stromrichter SR, so daß der Gleichstrommotor M an der Stromgrenze des Ankerstromes IA heruntergefahren wird. Dies wird durch ent­ sprechende Ansteuerung des Leistungsteils LTA für Ankerstrom IA sowie Ankerspannung UA durch den Regler RD bewirkt. Im störungs­ freien Normalbetrieb der Steuerung S bzw. des netzgeführten Strom­ richters SR erfolgt somit ein schnellstmögliches Herunterfahren der Drehzahl in für die mechanischen Antriebsteile der Druckmaschine schonungsvoller Weise rein elektrisch.

Erfindungsgemäß ist eine Überwachungseinrichtung ÜE vorgesehen, der über einen Geber SIA ein dem Ankerstrom IA des Gleichstrommotors M entsprechendes Signal zugeführt wird. Über weitere hier nicht dargestellte Geber bzw. Klemmen erfaßt die Überwachungseinrichtung ÜE ferner den Feldstrom IF bzw. die Ankerspannung UA. Bei dem Signalgeber SIA für den Ankerstrom IA bzw. dem Geber für den Feld­ strom IF kann es sich dabei in an sich bekannter Weise um beispielsweise ein in Reihe zu der Ankerwicklung geschalteten Shunt-Widerstand oder um einen die Stärke des durch den Ankerstrom IA bzw. Feldstrom IF verursachten Magnetfeldes erfassenden Sensor (Hall-Sonde) handeln. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Überwachungseinrichtung ÜE über ein eigenes Bussystem mit den Not-AUS-Tastern NA sowie den weiteren an den Schutzen angebrachten Schaltern verbunden ist. Dies ist in Fig. 1 rein prinzipiell dargestellt. Die Betätigung eines Not-AUS-Tasters bzw. eines an einem Schutz angebrachten Schalters erzeugt somit nicht nur ein Signal in der Steuerung S sondern ebenfalls auch entsprechendes Signal in der Überwachungseinrichtung ÜE. In Fig. 1 ist ferner dargestellt, daß sowohl die Steuerung S als auch die Überwachungs­ einrichtung ÜE an die entsprechende Not-Haltklemme NH des netzgeführten Stromrichters SR geschaltet sind. Ein Betätigen dieser Not-Haltklemme NH löst den weiter oben beschriebenen elektrischen Bremsvorgang des Stromrichters SR aus.

In Fig. 2 ist der von der Überwachungseinrichtung erfaßte zeitliche Verlauf des Ankerstroms IA wiedergegeben. In diesem Beispiel sei angenommen, daß die Druckmaschine bis zu einem Zeitpunkt t1 eine bestimmte Betriebsdrehzahl fährt. Entsprechend dem dabei auftreten­ den Lastmoment weist der Ankerstrom IA einen bestimmten positiven Wert auf. Zu einem Zeitpunkt t1 wird beispielsweise durch Betätigung des Not-AUS-Tasters NA das Not-AUS-Kommando gegeben. Die Steuerung S und die Überwachungseinrichtung ÜE schalten gleichzeitig bzw. geringfügig zeitversetzt die Not-Haltklemme NH. Der Stromrichter SR schaltet nun den Gleichstrommotor M zum Bremsen als Generator an das Netz. Das Vorzeichen des Ankerstroms IA kehrt sich dabei um, wobei die Größe des Ankerstroms IA über den Stromrichter SR auf einen Maximalwert IA-max. geregelt wird. Die Druckmaschine wird nun durch den Gleichstrommotor M mit dem maximalen Drehmoment gebremst und erreicht zu einem Zeitpunkt t3 den Stillstand, woraufhin der Ankerstrom IA zu Null wird. Das voranstehend erläuterte Zeitverhalten des Ankerstroms IA ergibt sich dabei für einen störungsfreien Betrieb des Stromrichters SR bzw. des Gleichstrommotors M.

Fig. 3 zeigt das Zeitverhalten des Ankerstroms IA nach gegebenen Not-AUS-Kommando bei zunächst ordnungsgemäß eingeleiteten Brems­ vorgang des Stromrichters SR sowie des Gleichstrommotors M. In diesem Diagramm wurde zum Zeitpunkt t1 das Not-AUS-Kommando gegeben, woraufhin sich die Stromrichtung des Ankerstroms IA im Vorzeichen ändert und durch den Stromrichter SR auf den Maximal-Wert IA-max. bei umgekehrten Vorzeichen geregelt wird. Es sei angenommen, daß zu einem Zeitpunkt t′ ein Defekt im Gleichstrommotor M oder im Stromrichter SR auftritt, was bewirkt, daß der Ankerstrom IA um einen bestimmten Betrag von dem Maximal-Wert IA-max. abweicht. Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung enthält einen eingespeicherten Maximal-Abweichungswert des Ankerstroms IA-Diff., um welchen der Ankerstrom IA nach einem Not-AUS-Kommando höchstens von dem vorge­ gebenen Maximal-Wert IA-max. abweichen darf. Die voranstehend angenommene Störung möge nun bewirken, daß zum Zeitpunkt t′ der Ankerstrom IA während des Bremsens betragsmäßig geringer wird als der vorgegebene Maximal-Wert IA minus IA-Diff., so daß daraufhin durch die Überwachungseinrichtung ÜE das Hauptschütz HS zum Strom­ losschalten des Stromrichters SR betätigt und ferner die Bremse B eingelegt wird. Der Gleichstrommotor M wird somit nach dem Zeit­ punkt t′ stromlos und damit momentenfrei, so daß die Druckmaschine durch die elektromagnetisch betätigte Bremse B sowie das Lastmoment gebremst wird. Da das Bremsmoment der Bremse B höher ist als das Antriebs- bzw. Bremsmoment des Gleichstrommotors M an dessen Stromgrenze (Maximal-Wert des Ankerstroms IA-max.), kommt die Druckmaschine nun bereits zu einem Zeitpunkt T2 < T3 zum Stehen. Es ist somit gewährleistet, daß durch eine Störung im Stromrichter SR bzw. Im Gleichstrommotor M die Druckmaschine schneller stillgesetzt wird als durch rein elektrisches Bremsen im störungsfreien Betrieb.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Überwachungseinrich­ tung ÜE sowohl ein betragsmäßiges Über- bzw. Unterschreiten des Wertes des Ankerstromes IA von dem vorgegebenen Stromgrenzwert IA-max. überprüft. Somit ist durch die Überwachungseinrichtung nicht nur feststellbar, ob durch einen Fehler in der Elektronik die Bremswirkung des Gleichstrommotors M so gering wird, so daß eine vorgegebene maximale Anhaltezeit nach dem Not-AUS-Kommando nicht eingehalten werden kann. Vielmehr ist auch ein Überschreiten des Ankerstroms IA gegenüber dem vorgegebenen Maximal-Wert IA-max. möglich, so daß ein zu starkes Bestromen des Gleichstrommotores M und auch des Stromrichters SR erkannt und somit eventuell dadurch verursachte Störungen vermieden werden. Auch in diesem Falle schaltet die Überwachungseinrichtung ÜE den Stromrichter SR über das Hauptschütz HS stromlos und legt die elektromechanische Bremse B ein.

Wie weiter obenstehend beschrieben wurde, erfaßt die Überwachungs­ einrichtung ÜE auch die Werte bzw. entsprechende Signale der Ankerspannung UA sowie des Feldstromes IF. Durch die Erfassung des Feldstromes IF ist auch hier ein unzulässiges Unter- oder auch Überschreiten des normalerweise konstant gehaltenen Feldstromes IF um einen bestimmten, vorgegebenen Betrag erkennbar, woraufhin die Überwachungseinrichtung ÜE ebenfalls den Hauptschütz HS schaltet und die Bremse B betätigt. Diese zusätzliche Überwachung des Feldstromes IF während des Vorganges des elektrischen Bremsens ist insbesondere deswegen besonders vorteilhaft, da der Feldstrom IF wie auch der Ankerstrom IA die Größe des Bremsmomentes des Gleich­ strommotors M beeinflussen. Ein insbesondere unterhalb eines bestimmten Wertes abgefallener Feldstrom IF vermag somit bei einem vorgegebenen Maximal-Wert des Ankerstroms IA-max. nicht mehr zu gewährleisten, daß das elektrische Bremsen das vorgesehene maximale Moment aufbringt.

Als zusätzliche Maßnahme überwacht die Überwachungseinrichtung auch die Ankerspannung UA. Aus dem Vorzeichen der Ankerspannung UA und aus dem Vorzeichen des Ankerstromes IA ist dabei feststellbar, ob auch tatsächlich ein elektrisches Bremsen durchgeführt wird. Bei einem rein betragmäßigen Überwachen des Ankerstroms IA könnte bei einer Störung des Stromes des SR der Gleichstrommotor M theoretisch auch an der Stromgrenze IA-max. beschleunigt werden. Diese auf jeden Fall zu vermeidende Situation wird dadurch unterbunden.

Weiterhin prüft die Überwachungseinrichtung ÜE das Vorzeichen von Ankerstrom IA sowie von Ankerspannung UA um nicht nur festzustellen, ob auch tatsächlich gebremst wird, sondern um zusätzlich auch den Zeitpunkt des Stillstandes der Maschine festzustellen. Dies ist genau dann der Fall, wenn sowohl Ankerstrom als auch Spannung IA, UA zu Null werden. Es erfolgt dann ein stromlos Schalten des Stromrichters SR sowie das Betätigen der Bremse (B).

Bezugszeichenliste

SR Stromrichter
M Gleichstrommotor
S Steuerung
T Tachogenerator
B Bremse
LTA Leistungsteil (Anker)
LTf " (Feld)
RD Regler (Drehzahl)
RF " (Feld)
HS Hauptschütz
NA Not-AUS-Taster
ÜE Überwachungseinrichtung
IA Ankerstrom
UA Ankerspannung
IF Feldstrom
SIA Signalgeber (Ankerstrom)
NH Klemme Not-Halt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bremsüberwachung eines Gleichstrommotors einer Druckmaschine, insbesondere Bogenoffsetdruckmaschine, bei welchem das Bremsen nach einem gegebenen Not-AUS-Kommando durch Steuern des vom Gleichstrommotor gelieferten Ankerstroms erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Ankerstroms (IA) erfaßt wird und bei einer betragsmäßig unzulässig hohen Abweichung des Ankerstroms (IA) von dem vorgegebenen maximalen Wert des Ankerstroms (IA-max.) der Gleichstrommotor (M) momentenfrei geschaltet und eine elektromagnetische Bremse (B) eingelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorzeichen der Ankerspannung (UA) erfaßt wird und daraus die Richtung (Vorzeichen) des zum Bremsen nötigen Wertes des Ankerstromes (IA-max.) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Feldstromes (IF) erfaßt und bei einer unzu­ lässig hohen Abweichung von einem vorgegebenen Soll-Wert ein momentenfrei Schalten des Gleichstrommotors (M) sowie das Einlegen der Bremse (B) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der größtmöglich zulässigen Abweichung des Ankerstroms (IA) vom vorgegebenen Maximal-Wert (IA-max.) in Abhängigkeit des erfaßten Feldstromes (IF) gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das momentenfrei Schalten des Gleichstrommotors (M) durch das Abschalten des Stromrichters (SR) erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Druckmaschine einen Gleichstrom­ motor mit elektromagnetischer Bremse sowie einen netzgeführten Stromrichter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungseinrichtung (ÜE) vorgesehen ist, welcher der Wert des Ankerstroms (IA) zuführbar ist und welche in Wirkverbindung mit der elektromagnetisch betätigbaren Bremse (B) sowie mit dem Stromrichter (SR) steht, wobei durch die Überwachungseinrichtung (ÜE) ein momentenfrei Schalten des Gleichstrommotors (M) über den Stromrichter (SR) sowie ein Betätigen der Bremse (B) erfolgt, wenn der Wert des Anker­ stroms (IA) in unzulässiger Weise von dem Maximal-Wert des Ankerstroms (IA-max.) abweicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungseinrichtung (ÜE) zusätzlich der Wert der Ankerspannung (UA) zuführbar ist, und daß die Überwachungs­ einrichtung (ÜE) dazu ausgebildet ist, aus dem Vorzeichen der Ankerspannung (UA) die Richtung des beim Bremsen aufzubringenden Wertes des Ankerstroms (IA) zu bestimmen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungseinrichtung (ÜE) zusätzlich der Ist-Wert des Feldstromes (IF) des Stromrichters (SR) zuführbar ist und das momentenfrei Schalten des Gleichstrommotors (M) über den Stromrichter (SR) sowie das Betätigen der elektromagnetischen Bremse (B) erfolgt, wenn eine unzulässig hohe Abweichung von einem vorgegebenen Soll-Wert des Feldstromes (IF) vorliegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Überwachungseinrichtung (ÜE) die Feststellung einer unzulässigen Abweichung des Ankerstroms (IA) vom vorge­ gebenen Maximal-Wert (IA-max.) sowie das entsprechende momentenfrei Schalten des Gleichstrommotors (M) und das Einlegen der elektromagnetischen Bremse (B) in Abhängigkeit des Ist-Wertes des Feldstromes (IF) erfolgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter (SR) über ein mit der Überwachungsein­ richtung (ÜE) in Wirkverbindung stehenden Hauptschütz (HS) an das Netz geschaltet ist.