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Patent Searching and Data


Title:
REMOTE-CONTROLLABLE HYSTERESIS BRAKE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/097366
Kind Code:
A1
Abstract:
The electromagnetically controllable hysteresis brake (2) is provided with means (4) for regulating power supply and an internal power source (3) in such a way that it can be operated independent of a connecting line.

Inventors:
SCHMIED ECKHARD (DE)
UNSELD STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/006531
Publication Date:
December 20, 2001
Filing Date:
June 08, 2001
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
SCHMIED ECKHARD (DE)
UNSELD STEFAN (DE)
International Classes:
H02K49/04; (IPC1-7): H02K49/04
Foreign References:
US2705763A1955-04-05
GB705636A1954-03-17
US5986370A1999-11-16
US5628472A1997-05-13
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Elektromagnetisch steuerbare Hysteresebremse (2) mit Mitteln (4) zum Regeln der Stromversorgung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie mit einer internen Stromquelle (3) versehen ist, derart, dass sie unabhängig von einer Anschlußleitung betrieben werden kann.
2. Hysteresebremse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine mit den Mitteln (4) zum Regeln der Stromversorgung verbundene Empfangs einheit (6) vorgesehen ist, wobei mittels der Empfangs einheit (6) über eine Sende/Kontrolleinheit (5) die Ein stellung und Anpassung des Drehmomentes drahtlos erfolgt.
3. Hysteresebremse nach Anspruch 1 oder 2, d a d gekennzeichnet, dass die Stromquelle (3) eine Batterie ist.
4. Hysteresebremse nach Anspruch 1 oder 2, d a d gekennzeichnet, dass die Stromquelle (3) ein aufladbarer Akku ist.
5. Hysteresebremse nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Generator (8) und ein damit verbundener Laderegler (9) zum Laden des Akkus (3) während des Betriebs vorgesehen sind.
6. Hysteresebremse nach einem der vorangehenden An sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regelung der Stromversorgung über einen offenen oder einen geschlossenen Regelkreis erfolgt.
7. Hysteresebremse nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regelelektronik in die Mittel (4) zum Regeln der Stromversorgung integ riert ist.
8. Rotierender Waschkopf, insbesondere für indus trielle Waschanlagen, mit einer Hysteresebremse nach ei nem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Zwirnmaschine mit einer Hysteresebremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Description:
Fernbedienbare Hysteresebremse Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch steuerbare Hysteresebremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hysteresebremsen liefern ein Bremsmoment, welches unabhängig von der Drehzahl ist. Im Gegensatz zu Wir- belstrombremsen besitzten Hysteresebremsen auch im Stillstand ein Bremsmoment.

Die Arbeitsweise von Hysteresebremsen beruht auf magnetischer Kraftwirkung sich anziehender Pole im Syn- chronlauf und auf ständiger Ummagnetisierung eines dau- ermagnetischen Materials im Schlupfbetrieb.

Hysteresebremsen werden in Zugkraft-und Bremsmo- mentregelsystemen eingesetzt ; sie können als magneti- schen Erregerteil eine elektromagnetische Spule oder einen Dauermagneten aufweisen.

Elektrisch steuerbare Hysteresebremsen werden u. a. zur feinfühligen Steuerung von Aufwickelprozessen oder auch für Antriebe mit exakt einstellbarer, berührungs- loser Drehmomentübertragung eingesetzt.

Die Stromversorgung der elektromagnetischen Varian- ten erfolgt üblicherweise direkt über eine Anschlußlei- tung oder für die Fälle, dass die Komponenten selbst rotieren, über Schleifringe (z. B. Korbverseilmaschi- nen).

Es gibt jedoch Anwendungsfälle die es nicht erlau- ben, eine elektrische Spannungsversorgung in Form einer Anschlußleitung anzubringen.

Dies ist beispielsweise bei Zwirnmaschinen der Fall, bei denen ein Außenfaden 360° um einen Innenfaden ro- tiert, wodurch eine Zuleitung unmöglich wird. Aus die- sem Grund werden hier Dauermagnet-Hysteresebremsen ein- gesetzt, die eine Anschlußleitung auf Grund des dauer- magnetischen Erregermaterials nicht benötigen.

Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass während des laufenden Prozesses nicht korrigierend eingegriffen und das Drehmoment eingestellt werden kann.

Das Problem tritt auch bei rotierenden Waschköpfen auf, die beispielsweise in industriellen Waschanlagen für LKW oder öffentliche Transportmittel (Straßenbahn etc.) eingesetzt werden.

Diese Waschköpfe werden mittels Rückstoß des Reini- gungswassers, das aus den Düsen schießt, in Rotation versetzt. Da die Rotationsdrehzahl ungebremst bis zur Wirkungslosigkeit des Wasserstrahls ansteigen würde, muß die Drehung gebremst werden. Auch hier ist eine e- lektrische Zuleitung in der Regel nicht möglich. Der Einsatz einer dauermagnetisch erregten Bremse ist hier problematisch, da das Waschwasser in einem Temperatur- bereich von ca. 5° C bis 95 °C verwendet werden kann und sich die Temperatur während der Anwendung verän- dert. Demzufolge erfährt das erzeugte Drehmoment über den Temperaturgang des Magnetmaterials des Erregermag-

neten eine Veränderung, die wiederum die Umdrehungszahl des Waschkopfs sehr stark ansteigen und fallen läßt.

Dieser Effekt macht das System unkontrollierbar, und beeinflußt das Waschergebnis entsprechend.

Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein von einer elektrischen Anschlussleitung unabhängiges, elektromagnetisches und damit weitgehend temperaturunabhängiges System einer Hysteresebremse an- zugeben, deren Moment auch während eines laufenden Pro- zesses eingestellt und variiert werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst ; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrie- ben.

Damnach wird vorgeschlagen, eine elektromagnetisch erregte Hysteresebremse mit einer geeigneten Stromquel- le in Form einer Batterie oder eines aufladbaren Akkus zu versehen und mit einer entsprechenden Empfangs-und Steuer/Regelelektronik als eine autarke Einheit auszu- bilden, die unabhängig von einer Anschlußleitung be- trieben werden kann.

Die Einstellung und Anpassung des Drehmomentes kann mittels drahtloser Fernbedienung von einer entfernten Sendeeinheit erfolgen.

Dabei kann sowohl eine offene Steuerkette mit der bermittlung eines Sollwert-Signals aufgebaut werden, als auch ein geschlossener Regelkreis beliebiger Cha- rakteristik mit Soll-Istwert-Vergleich realisiert wer- den. Bevorzugterweise ist der Regelkreis in eine Re-

cheneinheit des Empfangteils integriert. Dies hat den Vorteil, dass Übertragungsfehler minimiert werden.

Im Rahmen einer Variante der vorliegenden Erfindung ist der Regelkreis in die Sendeeeinheit integriert.

Bei gebremsten Abläufen kann gemäß der Erfindung ein parallel geschalteter elektrischer Generator über einen Laderegler den Akku während des Betriebs laden.

Dies ist insbesondere bei Anwendungen interessant, wo ein Akku mit großer Kapazität aus Platz-und Kosten- gründen nicht verwendet werden kann, wodurch die Be- triebsdauer eingeschränkt wäre. Das von diesem Genera- tor erzeugte Reaktionsmoment wäre als Teil des erfor- derlichen Betriebsmomentes nutzbar.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Hystere- sebremse auch dann betrieben werden kann, wenn eine Zu- leitung aufgrund der Umstände nicht realisierbar ist.

Zudem wird durch die elektromagnetische Erregung die Unabhängigkeit des Drehmoments von der Temperatur ge- währleistet : Im Gegensatz zu einem Dauermagnetsystem hängt das erzeugte Drehmoment nur vom Spulenstrom ab, so dass dieser die Stellgröße eines Regelkreises bilden kann. Das Drehmoment kann exakt, ohne den Prozeß anzu- halten, eingestellt oder an veränderliche Prozeßparame- ter angepaßt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung der Hysteresebremse gemäß der Erfindung ; Figur 2 eine schematische Darstellung der Anwendung der erfindungegemäßen Hysteresebremse bei einem rotierendem Waschkopf ; und Figur 3 eine schematische Darstellung der Anwendung der erfindungegemäßen Hysteresebremse bei einer Zwirnmaschine.

Gemäß Figur 1 ist die erfindungsgemäße Hystere- sebremse als autarke Einheit 1 ausgebildet. Diese um- fasst die Hysteresebremse 2, die mittels eines Akkus bzw. einer Batterie 3 mit Strom versorgt wird. Zur Ein- stellung und Anpassung des Drehmomentes ist eine Regel- einheit 4 vorgesehen. Bevorzugterweise bildet der Spu- lenstrom die Stellgröße eines Regelkreises, wobei die entsprechende Recheneinheit in die Regeleinheit integ- riert ist.

Die Einstellung und Anpassung des Drehmomentes er- folgt mittels Fernbedienung von einer entfernten Sende- /Kontrolleinheit 5, die mit einer Empfangseinheit 6 kommuniziert.

Somit ist der Betrieb der Hysteresebremse auch dann gewähreistet, wenn eine Zuleitung aufgrund der Umstände nicht realsierbar ist, wobei das Drehmoment während des Betriebs exakt eingestellt werden kann.

Figur 2 zeigt eine Anwendung einer Variante der er- findungegemäßen Hysteresebremse im Rahmen eines rotie- renden Waschkopfs 7, der mittels Rückstoß des Reini- gungswassers, das aus den Düsen schießt, in Rotation versetzt wird. Neben dem Akku 3, der Empfangseinheit 6, der Regeleinheit 4 und der Sende-/Kontrolleinheit 5, weist die Hysteresebremse 1 einen Laderegler 9 auf.

Gemäß der Erfindung wird der Akku mittels eines pa- rallel geschalteten elektrischen Generators 8 über ei- nen Laderegler 9 während des Betriebs geladen. Dadurch kann der Waschkopf besonders platz-und kostengünstig betrieben werden.

Figur 3 zeigt eine weitere Anwendung der erfindunge- gemäßen Hysteresebremse im Rahmen einer Zwirnmaschine.

Bei Zwirnmaschinen rotiert ein Außenfaden 9 um 360° um einen Innenfaden 10, derart, dass eine Zuleitung für die Stromversorgung einer elektromagnetischen Hystere- sebremse unmöglich wird. Mittels der vorliegenden Er- findung kann eine elektromagnetische Hysteresebremse eingesetzt werden, wie in Figur 3 gezeigt, da gemäß der Erfindung die Stromversorgung ohne Zuleitung erfolgt.

Bezugszeichen 1 Hysteresebremseeinheit 2 Hysteresebremse 3 Akku/Batterie 4 Regeleinheit 5 Sende/Kontrolleinheit 6 Empfangseinheit 7 Waschkopf 8 Generator 9 Laderegler 10 Außenfaden 11 Innenfaden