DE4316798C2 - Verfahren zum Steuern von Motorhochlauf und Anlaufphase bei Antriebseinrichtungen für Kettenantriebe von Strebförderern oder Hobelanlagen und entsprechende Antriebseinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Motor­ hochlauf und Anlauf bei Antriebseinrichtungen von Kettenantrie­ ben eines Strebförderers und/oder einer Hobelanlage, dessen bzw. deren am Haupt- und Hilfsantrieb angeordnete Antriebseinheit von Asynchronmotoren mit Lastausgleichsgetrieben und über Magnetven­ tile gesteuerten hydraulischen Lamellenkupplungen gebildet sind, die als Momentstütze dem Hohlrad oder dem Planetenträger der Lastausgleichsgetriebe zugeordnet sind. Die Erfindung betrifft auch die entsprechenden Antriebseinrichtungen für den Kettenan­ trieb eines Strebförderers und/oder einer Hobelanlage, mit einer das Kettenrad antreibenden, einen elektrischen Asynchronmotor, ein Getriebe und eine hydraulische oder pneumatische beauf­ schlagbare Überlastkupplung in Gestalt einer Lamellenkupplung aufweisenden Antriebseinheit, und mit einer die Lamellenkupplung über ein elektrisch betätigtes Magnetventil schaltenden elek­ tronischen Steuervorrichtung mit zugeordneten, die Betriebsdaten der Antriebseinheit erfassenden Meßwertgebern.

Für die leistungsstarken Antriebe der als Kettenkratzförderer ausgebildeten Strebförderer und der zur Kohlegewinnung verwende­ ten Hobelanlagen mit kettengezogenem Hobel werden Überlast­ schutzgetriebe eingesetzt, die mit Überlastkupplungen, zumeist hydraulisch betätigten Lamellenkupplungen, ausgestattet sind. Bekannte und in der Bergbaupraxis bewährte Überlastschutzge­ triebe mit integrierter Lamellenrutschkupplung, die über ein elektrohydraulisches Schnellschaltventil druckgelüftet wird, arbeiten zur Überlasterkennung mit Meßwertgebern, die entweder das Drehmoment an der Getriebeausgangswelle oder mit Hilfe von Nähe­ rungsschaltern die Drehzahl-Differenz an Motor oder Getriebe messen, so daß die aktuelle Kettenkraft im Betrieb kontinuier­ lich erfasst und an der zugehörigen elektronischen Steuervor­ richtung zur Überlastschaltung genutzt wird.

Einige Bauformen der bekannten Überlastschutzgetriebe umfassen wenigstens eine Planetenstufe, so daß die Überlastkupplung dem im Normalbetrieb stehenden Planetengetriebeteil, zumeist dem Hohlrad, zugeordnet sein kann, dessen Stützmoment dabei von der Kupplung gegen das Getriebegehäuse abgesetzt wird, wie zum Beispiel die DE 33 23 251 A1 zeigt.

Die DE 40 02 303 A1 offenbart eine Weiterbildung der vorgenann­ ten Antriebseinheit, beider das Überlastschutzgetriebe auch als Lastausgleichsgetriebe verwendet werden kann, um bei Strebförde­ rern und Hobelanlagen mit Antriebseinheiten am Haupt- und Hilfs­ antrieb eine Angleichung der Motordrehzahlen und damit der Mo­ torleistungen zu erreichen.

Aus der DE 37 22 612 C2 ist bekannt, der Steuerung der Überlast­ kupplung eine Schlupfüberwachungsvorrichtung und eine Drehzahl­ überwachungsvorrichtung zuzuordnen, deren Meßwerte von der Steu­ ervorrichtung zur Schaltung der Überlastkupplung bei Kettenbloc­ kierung ausgewertet werden.

Bei den bekannten Antriebseinrichtungen der Kettenantriebe von leistungsstarken Strebförderern oder Hobelanlagen ergeben sich beim Anlaufen unter Last beträchtliche Lastspitzen mit erhebli­ chen Motorbeanspruchungen und Netzbelastungen. Um einen Sanftan­ lauf des Strebförderers oder Hobels zu erreichen, können als An­ fahrhilfen Strömungskupplungen verwendet werden, wie zum Beispiel die DE 38 17 988 A1 offenbart. Die. Arbeitsweise der zwischen Elektromo­ tor und Getriebe angeordneten Strömungskupplungen beruht darauf, daß der Elektromotor bei entleerter Strömungskupplung lastfrei anläuft und anschließend die Befüllung der Strömungskupplung zum Beispiel geregelt nach einer vorgegebenen Belastungskurve erfolgt. Um Motor und Getriebe wieder voneinander zu trennen, muß die Flüssigkeit aus der Strömungskupplung abgeführt werden. Der Ein­ satz der Strömungskupplungen bei Überlagerungsgetrieben stellt allerdings keine brauchbare Lösung dar, da eine Entlastung des Antriebs erst nach Entleeren der Flüssigkeitskupplung erfolgen kann. Die Zeitverzögerung bis zum Eintritt der Entlastung ver­ hindert den Einsatz der Strömungskupplungen als Überlastschutz.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit Überlastschutzgetriebe ausgestattete Antriebseinrichtung für Kettenantriebe von Streb­ förderern und/oder Hobelanlagen derart zu betreiben bzw. ohne übermäßigen zusätzlichen Bauaufwand so auszugestalten, daß ein lastloser Motorhochlauf und ein sanfter Anlauf des Strebförde­ rers (Kettenkratzförderers) oder der Hobelanlage zuverlässig er­ reichbar ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres verfahrensmäßigen Aspektes durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des vorrichtungsmäßigen Aspektes durch die in Anspruch 4 angegebene Erfindung gelöst. Das Steuerverfahren für die Antriebseinrichtung sieht erfin­ dungsgemäß vor, daß für die Motorhochlaufphase und den Lang­ samanlauf des Strebförderers oder der Hobelanlage die für den Überlastschutz und den Lastausgleich verwendeten Lamellenkupp­ lungen verwendet werden, wobei mit Hilfe eines die Magnetventile der Lamellenkupplungen ansteuernden elektronischen Rechners der hydraulische Lamellenanpressdruck der Lamellenkupplungen für ei­ nen lastfreien Hochlauf des Asynchronmotors drucklos geschaltet ist und in der Sanftanlaufphase des Kettenantriebs kontinuier­ lich oder durch getaktetes Ansteuern der Magnetventile in klei­ nen Stufen erhöht wird. Der über die veränderliche Druckbeauf­ schlagung der Lamellenkupplung einstellbare Schlupf wird mithin zum lastlosen Hochlauf des Asynchronmotors und zum anschließen­ den Sanftanlauf des Strebförderers bzw. der Hobelanlage genutzt. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß zu Beginn des Motorstarts die Lamellenkupplung zunächst drucklos, also geöffnet ist. Nach dem lastfreien Hochlauf des Asynchronmotors wird die Lamellenkupplung über die genannte Schließdruckeinstellung lang­ sam und zunehmend stärker mit dem hydraulischen Druckmedium in Schließrichtung beaufschlagt. Hierbei erhöht sich die in die Kette eingeleitete Antriebskraft langsam, bis schließlich zum Ende der Anlaufphase der Strebförderer oder die Hobelanlage auf die Betriebsgeschwindigkeit hochgelaufen ist.

Nach erfolgtem Sanftanlauf des Strebförderers oder des Hobels arbeitet die Steuervorrichtung in der üblichen Weise im Sinne des Überlastschutzes. Dies kann, wie bekannt, durch Drehmoment­ messung an einer Getriebewelle oder aber durch Drehzahl-Diffe­ renz-Messung von Näherungsschaltern am Motor oder Getriebe er­ folgen.

Wie erwähnt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Sanftanlauf während der Anlaufphase durch langsame, das heißt durch kontinuierliche Erhöhung des hydraulischen Beaufschlagungsdrucks der Lamellenkupplung oder aber durch Erhöhung des Beaufschla­ gungsdrucks in zeitlich aufeinanderfolgenden kurzzeitigen Beauf­ schlagungsstufen vorgenommen, so daß sich der Beaufschlagungs­ druck der Lamellenkupplung und damit deren Rutschmoment über die Anlaufphase hinweg mehr oder weniger kontinuierlich erhöht, bis schließlich zum Ende der Anlaufphase der für den Normalbetrieb erforderliche Beaufschlagungsdruck erreicht ist.

Die Antriebseinrichtung kennzeichnet sich erfindungsgemäß da­ durch, daß für die Motorhochlaufphase und die Anlaufphase des Kettenantriebs die Steuervorrichtung mit einer elektrisch ge­ steuerten oder geregelten Schließdruckeinstellung der Lamellen­ kupplung ausgeführt ist, wobei sie die Lamellenkupplung über das elektrische Magnetventil in ihre hydraulischen oder pneumati­ schen Druckbeaufschlagung im Sinne eines lastfreien Hochlauf des Asynchronmotors in der Motorhochlaufphase und in der Anlaufphase des Kettenantriebs bezüglich ihres Schlupfmomentes im Sinne eines Sanftanlaufs betätigt. Der Lamellenkupplung wird mithin ne­ ben ihrer bekannten Funktion als Überlastkupplung die weitere Funktion eines lastfreien Motorhochlaufs und eines Sanftanlaufs des Strebförderers bzw. der Hobelanlage zugewiesen, wobei diese zweite Funktion durch die Elektronik der Steuervorrichtung ge­ steuert oder geregelt bei jedem Motorhochlauf und Anfahrvorgang selbsttätig über das von der Steuervorrichtung angesteuerte elektrische Magnetventil der Lamellenkupplung durchgeführt wird.

Ein besonders einfacherer Aufbau für die Antriebseinrichtung er­ gibt sich, wenn die Lamellenkupplung in der Anlaufphase durch getaktetes Schalten des elektrischen Magnetventils im Sinne ei­ ner kontinuierlichen oder stufenweisen Erhöhung des hydrauli­ schen Beaufschlagungsdruckes bzw. Lamellenanpressdrucks beauf­ schlagt wird. Bei jedem Schaltvorgang des Magnetventils wird der Zylinderraum der Lamellenkupplung kurzzeitig mit der hydrauli­ schen Druckzuführung verbunden und entsprechend der Druck im Zylinderraum der Lamellen­ kupplung erhöht, bis schließlich der in der Elektronik vorgegebene Betriebsdruck erreicht ist. Die Lamellenkupp­ lung wird zweckmäßig so ausgeführt, daß sie hydraulisch geschlossen und durch Federkraft geöffnet wird. Stattdessen kann sie aber auch durch Federkraft geschlossen und durch hydraulische Druckbeaufschlagung entgegen der Federkraft gelüftet werden.

Die Anlaufphase des Strebförderers oder Hobels beginnt nach lastfreiem Motorhochlauf, wobei während des Motorhochlaufs die Lamellenkupplung von der Steuervorrichtung im Öffnungs­ zustand gehalten wird. Nach Motorhochlauf leitet die Steuer­ vorrichtung die Anlaufphase selbsttätig ein und führt diese bis zur Beendigung des Anlaufvorgangs selbsttätig durch, indem über die Druckbeaufschlagung der Lamellenkupplung die Kupplungsschließkraft und entsprechend die Lamellenanpreß­ kraft kontinuierlich oder in kleinen aufeinanderfolgenden Stufen erhöht wird, wodurch eine entsprechende Erhöhung des Schlupfmomentes der als Rutschkupplung arbeitenden Lamellen­ kupplung erreicht wird. Zur Einleitung der Anlaufphase kann die elektrische Steuervorrichtung an einen den Betriebszu­ stand des Asynchronmotors, zum Beispiel dessen Drehzahl oder Strom­ aufnahme erfassenden Meßwertgeber angeschlossen werden, der der Steuerelektronik das Signal für die Einleitung der ge­ steuerten bzw. geregelten Schließdruckeinstellung zuführt.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zugleich als Lastausgleichsgetriebe aus­ geführt ist. In diesem Fall kann die Lamellenkupplung noch die dritte Funktion der mittels der Steuervorrichtung ge­ regelten Lastangleichung der Antriebsmotoren am Haupt- und Hilfsantrieb des Strebförderers oder der Hobelanlage erhalten. In bevorzugter Ausführung ist daher bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung das Getriebe zugleich als Lastausgleichsgetriebe für den Lastausgleich an den Antriebseinheiten des Haupt- und Hilfsantriebs der Hobelanlage bzw. des Strebför­ derers ausgebildet, wobei die Steuervorrichtung den Last­ ausgleich durch Schlupfregelung der dem jeweils höher belas­ teten Asynchronmotor zugeordneten Lamellenkupplung bewirkt, die einer Planetenstufe des Getriebes zugeordnet ist und im Schließzustand das Stützmoment des Hohlrades oder des Plane­ tenträgers der Planetenstufe auf das Getriebegehäuse über­ trägt. Die Antriebseinheiten am Hauptantrieb und am Hilfsan­ trieb können untereinander gleich ausgeführt werden, wobei beiden Antriebseinheiten entweder eine gemeinsame Steuer­ vorrichtung oder jeweils eine eigene elektronische Steuer­ vorrichtung zugeordnet ist. Im letztgenannten Fall sind die beiden Steuervorrichtungen über eine elektrische Kommunika­ tionsleitung verbunden. Das bei der erfindungsgemäßen An­ triebseinrichtung verwendete Getriebe kann, wie bekannt, mehrere Planetenstufen umfassen oder aber aus einer Planeten­ stufe und einer Stirnradgetriebestufe bestehen. Auch kann für die Planetenstufe ein Planetendifferentialgetriebe mit Standübersetzung von 1 : 1 in Verbindung mit einem Stirnrad- Untersetzungsgetriebe verwendet werden, wie dies bekannt ist (DE-OS 38 04 168).

Die elektronische Steuervorrichtung hat einerseits die bekannte Funktion der Überlastschaltung der Lamellenkupp­ lung bei einer vorgegebenen maximalen Kettenzugkraft bzw. einem maximalen Drehmoments an einer Getriebewelle und andererseits die Funktion der gesteuerten bzw. geregelten Schließdruckeinstellung der Lamellenkupplung in der Anlauf­ phase. In bevorzugter Ausführung hat sie zugleich auch die oben genannte Lastausgleichsfunktion.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die elektronische Steuervorrichtung einen das bzw. die elektrischen Magnetventile ansteuernden elektronischen Rechner auf, der die von Meßwertgebern gelieferten Meßdaten (Ist­ werte) der jeweils aufgenommenen Motorwirkleistung, des jeweiligen Kupplungsschlupfes sowie des jeweiligen hydrau­ lischen Kupplungs-Beaufschlagungsdrucks verarbeitet und durch Vernküpfung dieser Meßdaten und zweckmäßig auf dem Wege eines Soll-Istwertvergleichs den jeweils benötigten hydraulischen Kupplungs-Beaufschlagungdruck bestimmt und diesen durch Ansteuerung des elektrischen Magnetventils der Lamellenkupplung einstellt. Der elektronische Rechner der Steuervorrichtung berechnet also auf der Grundlage dieser Meßwerte nach einem im Rechnerprogramm festgelegten Regel- Algorithmus den momentan benötigten Lamellenanpreßdruck (Soll-Beaufschlagungsdruck der Lamellenkupplung), der dann durch Ansteuerung des Magnetventils an der Lamellenkupplung eingestellt wird.

Schließlich kann die Erfindung unter Verwendung der Lamellen­ kupplungen auch zum Kettenspannen eingesetzt werden, wie dies nachfolgend erläutert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in einem einfachen Schaltschema eine mögliche Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsein­ richtung;

Fig. 2 eine Ausführungsform eines bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung verwendbaren Getriebes mit Plane­ tenstufe und Lamellenkupplung.

Fig. 1 zeigt den Kettenantrieb mit der endlosen, umlaufenden Kette 1, die im Falle eines Strebförderers (Kettenkratz­ förderers) aus dessen Kratzerkettenband besteht und im Falle einer Hobelanlage die den (nicht-dargestellten Kohlenhobel) am Abbaustoß entlangbewegende Hobelkette ist. Kettenräder für die Umlenkung und den Antrieb der Kette 1 bestehen im Falle eines Strebförderers in üblicher Weise aus Kettentrommeln. An den beiden Enden des Strebförderers bzw. der Hobelanlage ist jeweils eine Antriebs­ einheit I bzw. II für den Antrieb des dort befindlichen Ketten­ rades 2 vorgesehen, wobei die Antriebseinheit I den Hauptan­ trieb und die Antriebseinheit II den Hilfsantrag des Strebför­ derers bzw. der Hobelanlage bildet.

Die beiden Antriebseinheiten I und II sind untereinander gleich ausgebildet. Sie bestehen jeweils aus einem elektri­ schen Asynchronmotor 3, der das zugeordnete Kettenrad 2 über ein Getriebe 4 antreibt, auf dessen Ausgangswelle 5 das Ket­ tenrad 2 sitzt. Die Getriebe 4 sind in der Schemadarstellung der Fig. 1 als zweistufige Getriebe mit den beiden Getriebe­ stufen 4' und 4" ausgeführt, wobei eine der beiden Getriebe­ stufen 4" von einer Planetenstufe gebildet ist, während die andere Getriebestufe 4' ebenfalls aus einer Planetenstufe oder aber aus einer Stirnradgetriebestufe bestehen kann.

An jeder Antriebseinheit I und II ist der Planetenstufe 4" des Getriebes 4 als Überlastkupplung eine hydraulische Lamel­ lenkupplung 6 zugeordnet, die auch im Inneren des Getriebege­ häuses des betreffenden Getriebes 4 angeordnet sein kann. Die hydraulische Druckbeaufschlagung und Druckentlastung des Zylinderraumes der Lamellenkupplungen 6 erfolgt jeweils über ein elektrisches Magnetventil 7, das in bekannter Weise zweck­ mäßig als Schnellschaltventil ausgebildet ist und über eine elektrische Ansteuerleitung 8 angesteuert bzw. geschaltet wird, und zwar von einer elektronischen Steuervorrichtung 9.

In Fig. 1 ist für beide Antriebseinheiten I und II eine ge­ meinsame Steuervorrichtung 9 vorgesehen. Im allgemeinen em­ pfiehlt es sich aber, jeder Antriebseinheit I und II eine eigene elektronische Steuervorrichtung 9 zuzuordnen, wobei die beiden Steuervorrichtungen 9, wie bekannt, über eine elektrische Kommunikationsleitung verbunden sind.

Die Getriebe 4 der beiden Antriebseinheiten I und II sind, wie ebenfalls bekannt, als Lastausgleichsgetriebe für den Lastausgleich der Asynchronmotoren 3 am Haupt- und Hilfsan­ trieb der Hobelanlage bzw. des Strebförderers ausgebildet. Dabei ist an jeder Antriebseinheit I und II die Lamellenkupp­ lung 6 der Planetenstufe 4" derart zugeordnet, daß sie im Schließzustand das Stützmoment des Hohlrades oder des Planetenträgers der Planetenstufe auf das Getriebegehäuse absetzt.

Die Lamellenkupplungen 6 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie durch hydraulische Druckbeaufschlagung, ausgelöst durch die Schaltbetätigung des Magnetventils 7, schließen und bei Druckentlastung ihres Zylinderraums durch Federkraft öffnen. Stattdessen können aber auch hydraulisch lüftbare und durch Federkraft schließbare Lamellenkupplungen verwendet werden.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines Überlast­ schutzgetriebes 4 gezeigt, das bei der Antriebseinrichtung nach Fig. 1 als Lastausgleichsgetriebe verwendbar ist. Der elektrische Asynchronmotor 3 ist über eine Motorlaterne 10 eingangsseitig am Gehäuse des Getriebes 4 angeflanscht, wo­ bei seine Motorwelle mit der Getriebeeingangswelle 11 gekop­ pelt ist. Das zweistufige Getriebe weist als Eingangsstufe die Planetenstufe 4" und als Ausgangsstufe eine Stirnrad­ getriebestufe 4' auf. Auf der in Wellenlagern 12 gelagerten Eingangswelle 11 sitzt das Sonnenrad 13 der Planetenstufe, mit dem die Planetenräder 14 im Zahneingriff stehen, die in Lagern 15 an einem gemeinsamen Planetenträger 16 gelagert sind, der seinerseits in Wellenlagern 17 im Getriebegehäuse gelagert ist. Die Planetenräder 14 stehen außerdem im Zahn­ eingriff mit dem innenverzahnten Hohlrad 18 der Planeten­ stufe, das in Wälzlagern 19 im Getriebegehäuse drehbar ge­ lagert ist.

Der Planetenträger 14 ist mit der Welle 20 der Stirnrad­ getriebestufe 4' drehschlüssig gekuppelt. Auf der in Wellenlagern 21 gelagerten Welle 20 sitzt ein Stirnrad 22, das mit einem größeren Stirnrad 23 kämmt, welches auf der Getriebeausgangswelle 5 sitzt. Letztere ist in Wellenlagern 24 im Getriebegehäuse gelagert. Bei stehendem Hohlrad 18 wird das Antriebsmoment des Motors 3 demgemäß über das Sonnenrad 13 und die Planetenräder 14 mit dem Planetenträger 16 auf die Welle 20 und von dieser über die Stirnradge­ triebestufe mit den Stirnrädern 22 und 23 auf das Kettenrad 2 übertragen.

Im Gehäuse des Getriebes 4 oder in einem an diesem Getrie­ begehäuse angeschlossenen Anbaugehäuse befindet sich die Lamellenkupplung 6, deren Ausgangswelle eine Stützwelle 25 bildet oder mit einer Stützwelle drehschlüssig gekuppelt ist, auf der ein kleines Zahnrad als Lastausgleichsrad 37 sitzt, das im Zahneingriff steht mit einem größeren Zwischen­ rad 38, das seinerseits mit einer Außenverzahnung 26 des Hohl­ rades 18 kämmt.

Das vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Über­ lastschutzgetriebe 4 ist in seinem Grundaufbau bekannt. Anstelle dieses Überlastschutzgetriebes können aber auch andere für diese Zwecke bekannte Getriebe verwendet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung bilden die Getriebe 4 der beiden Antriebseinheiten I und II zugleich Lastausgleichsgetriebe (Planetenüberlagerungsgetriebe), bei denen mit Hilfe der elektronischen Steuervorrichtung 9 der Lastausgleich an den Asynchronmotoren 3 der beiden Antriebseinheiten im Betrieb durch Schlupfregelung der dem jeweils höher belasteten Asynchronmotor 3 zugeordneten Lamellen­ kupplung 6 bewirkt wird. Die Schlupfregelung an der Lamel­ lenkupplung 6 erfolgt durch Ansteuerung des Magnetventils 7 über die Ansteuerleitung 8 durch die Steuervorrichtung 9 in der Weise, daß der hydraulische Beaufschlagungsdruck dieser Lamellenkupplung auf ein niedrigeres Schlupfmoment herabgesetzt wird, so daß die Lamellenkupplung durchrutscht und damit die Motordrehzahl bis zur Lastangleichung vermin­ dert wird. Als Stellgröße für die Schlupfregelung kann die gemessene aufgenommene Wirkleistung des betreffenden Asynchronmotors dienen. Diese durch die Steuervorrichtung 9 im Betrieb erfolgende Lastausgleichsregelung ist in Fig. 1 nicht im einzelnen dargestellt, da sie im Grundsatz bekannt ist.

Für das als Lastausgleichsgetriebe arbeitende, als Überlast­ schutzgetriebe mit Lamellenkupplung ausgebildete Getriebe 4 der beiden Antriebseinheiten I und II kann mit Vorteil auch ein Getriebe eingesetzt werden, bei dem die Planetenstufe aus einem Planetendifferentialgetriebe mit Standübersetzung von 1 : 1 besteht und als Vorbaustufe vor einem normalen, mehrstufigen Stirnrad-Untersetzungsgetriebe angeordnet ist.

Für die Erfindung wesentlich ist, wie oben ausgeführt, vor allem die Funktion der elektronischen Steuervorrichtung 9 und der als Rutschkupplungen ausgebildeten Lamellenkupplungen 6 in Bezug auf den Motorhochlauf der Asynchronmotoren 3 bei deren elektrischen Einschaltung und in Bezug auf den Sanft­ anlauf des Strebförderers bzw. der Hobelanlage, das heißt des Kettenantriebs. Zu diesem Zweck ist die Steuervorrichtung 9 mit einer elektrisch gesteuerten oder geregelten Schließ­ druckeinstellung der Lamellenkupplungen 6 ausgeführt, der­ art, daß sie durch elektrische Ansteuerung bzw. Schaltung der Magnetventile 7 während der Anlaufphase des Kettenan­ triebs den hydraulischen Beaufschlagungsdruck und damit den Lamellenanpreßdruck der Lamellenkupplungen 6 und folglich auch deren Schlupf kontinuierlich oder in kleinen Stufen erhöht, bis am Ende der Anlaufphase die beiden Asynchron­ motoren 3 ihr volles Antriebsdrehmoment auf die Kettenräder 2 übertragen. Im Moment des Motorstarts, das heißt bei elektri­ scher Einschaltung der Asynchronmotoren 3 sind die Lamellen­ kupplungen 6 zunächst noch drucklos, so daß die Asynchron­ motoren 3 lastfrei auf ihre Betriebsdrehzahl hochlaufen kön­ nen. Nach erfolgtem Motorhochlauf werden die Lamellenkupp­ lungen 6 über die Steuervorrichtung 9 und die von ihr ange­ steuerten Magnetventile 7 langsam und kontinuierlich mit dem hydraulischen Druckmedium beaufschlagt, so daß sich in der Anlaufphase der Druck entsprechend langsam und kontinu­ ierlich aufbaut und somit die in die Kette 1 über die Ketten­ räder 2 eingeleitete Kettenkraft entsprechend langsam bis zum Anlauf des Kettenbetriebs erhöht wird.

Der vorgenannte Vorgang erfolgt, wie erwähnt, gesteuert oder geregelt durch die Steuervorrichtung 9, wobei, wie oben ausgeführt, auch jeder Antriebseinheit I und II eine solche Steuervorrichtung 9 zugeordnet werden kann. Die Steuervor­ richtung 9 weist einen die elektrischen Magnetventile 7 über die Ansteuerleitungen 8 ansteuernden elektronischen Rechner auf. Dabei wird der Steuervorrichtung 9 über die in Fig. 1 angedeuteten elektrischen Signalleitungen 27 die jeweilige elektrische Wirkleistung bzw. der Wirkstrom der Asynchron­ motoren 3 als Istwert zugeführt. Zugleich ist die Steuer­ vorrichtung 9 über die elektrische Signalleitung 28 an die Lamellenkupplung 6 angeschlossen. Den Lamellenkupplungen 6 zugeordnete Meßwertgeber übertragen Meßwerte, die den jeweiligen hydraulischen Beaufschlagungsdrücken der Lamellen­ kupplungen bzw. dem jeweiligen Lamellen-Anpreßdruck dieser Kupplungen entsprechen, auf die Steuervorrichtung 9. Weiter­ hin ist die Steuervorrichtung 9 an elektrische Signallei­ tungen 29 angeschlossen, über die die Meßwerte von Meßwert­ gebern zugeführt werden, die den jeweiligen Getriebe- bzw. Kupplungsschlupf erfassen. Solche Meßwertgeber für die Schlupfüberwachung sind ebenfalls bekannt. Der elektronische Rechner der Steuervorrichtung 9 verarbeitet die als Istwerte über die Signalleitungen 27, 28, 29 zugeführten Meßdaten, wobei er durch Verknüpfung dieser Meßdaten nach einem ihm im Rechnerprogramm vorgegebenen Regelalgorithmus den jeweils momentan benötigten hydraulischen Beaufschlagungsdruck bzw. Lamellenanpreßdruck der Lamellenkupplungen 6 berechnet und dann im Wege des Istwert-Sollwertvergleichs über die Mag­ netventile 7 den hydraulischen Beaufschlagungsdruck bzw. den Lamellenanpreßdruck der Lamellenkupplungen 6 entsprechend einstellt. Dieser Regelvorgang erfolgt, wie erwähnt, in der Weise, daß über die Dauer der Anlaufphase des Kettenantriebs der hydraulische Beaufschlagungsdruck der Lamellenkupplungen 6 und damit deren Schließkraft bzw. Rutschmoment langsam er­ höht wird, bis schließlich die Asynchronmotoren 3 ihr volles Drehmoment über die Getriebe 4 auf die Kettenräder 2 über­ tragen und somit der Sanftanlauf des Kettenantriebs bewirkt wird.

Wie erwähnt sind während des Motorhochlaufs die Lamellenkupp­ lungen 6 hydraulisch druckentlastet, also gelüftet, so daß die Asynchronmotoren 3 nach Einschaltung lastlos auf ihre Betriebsdrehzahl hochlaufen. Am Ende des Motorhochlaufs be­ ginnt die genannte Anlaufphase mit der beschriebenen, den Sanftanlauf des Strebförderers bzw. der Hobelanlage bewirken­ den Regelung des hydraulischen Schließdrucks der Lamellen­ kupplungen 6. Das Ende des Motorhochlaufs kann der Steuervorrichtung 9 über weitere elektrische Signalleitungen 30 zur Einleitung der Anlaufphase als Information übermittelt werden. Die Schließdruckregelung der Lamellenkupplungen 6 während der Anlaufphase erfolgt durch kontinuierliche oder getaktete Ansteuerung der Magnetventile 7 seitens der Steuer­ vorrichtung 9, das heißt durch wiederholte gesteuerte Schaltung der Magnetventile 7 über die Ansteuerleitungen 8 und ent­ sprechend kontinuierlichen oder in kleinen Stufen ansteigenden Druck in den Zylinderräumen der Lamellenkupplungen 6 ent­ sprechend dem geforderten Sanftanlauf des Strebförderers bzw. der Hobelanlage.

Nicht gezeigt in Fig. 1 sind die zu der elektronischen Steuer­ vorrichtung 9 führenden elektrische Signalleitungen, die die Meßwerte für die Überlasterkennung, zum Beispiel die Meßwerte von den Antriebseinheiten zugeordneten Drehmomentengebern, zu­ führen, so daß die Steuervorrichtung 9 im Überlastfall, zum Beispiel bei einem Blockieren des Kettenantriebs, die Lamellenkupp­ lungen 6 über die Ansteuerleitungen 8 der Magnetventile 7 an­ steuert und damit die Antriebsverbindung zwischen Asynchron­ motor 3 und Kettenrad 2 öffnet. Gleichzeitig können die Asyn­ chronmotoren 3 abgeschaltet werden.

Bei der beschriebenen Antriebseinrichtung steuert die elek­ tronische Steuervorrichtung 9 die Lamellenkupplung 6 einer­ seits in ihrer Funktion als Überlastkupplungen, andererseits in ihrer Funktion für den Belastungsausgleich der Asynchron­ motoren und schließlich in ihrer Funktion für den Motorhoch­ lauf und den Langsam-Anlauf des Strebförderers bzw. der Hobel­ anlage bei deren Inbetriebsetzung. Dies gilt sowohl dann, wenn für beide Antriebseinheiten I und II eine gemeinsame Steuer­ vorrichtung 9 vorgesehen wird, als auch dann, wenn jede An­ triebseinheit mit einer eigenen Steuervorrichtung 9 ausge­ stattet wird.

Nach der Erfindung kann die beschriebene Antriebseinrichtung mit Hilfe der druckgesteuerten Lamellenkupplungen auch zum Spannen der Hobelkette bzw. der Kratzerkette des Strebför­ derers verwendet werden. Bekanntlich ist für den einwand­ freien Betrieb von Strebförder- und Hobelanlagen eine exakt auf das Antriebsmoment der Antriebe abgestimmte Kettenvor­ spannung erforderlich. Die Kettenvorspannung wird am Einsatz­ ort des Strebförderers bzw. der Hobelanlage in der Regel durch ein Einkürzen der Kette ein- bzw. nachgestellt. Hierzu ist es bekannt, die Kette mit Hilfe des Antriebsmotors am Haupt- oder Hilfsantrieb zu spannen. Zu diesem Zweck muß die Kette in der Nähe dieses Antriebs mit Hilfe einer Ketten­ festsetzvorrichtung zunächst arretiert werden, worauf das Kettenrad 2 des als Spannmotor verwendeten Asynchronmotors 3 von diesem angetrieben wird, während das Kettenrad 2 an die andere Antriebseinheit für den Kettenumlauf frei beweglich ist. Mit Hilfe des als Spannmotor verwendeten Asynchronmotors wird dann die Hängekette aus dem endlosen Kettenstrang be­ seitigt und die Kette gespannt, worauf die Kette im Bereich der Kettenfestsetzvorrichtung geöffnet, eingekürzt und schließ­ lich wieder geschlossen wird, so daß nach Aufhebung der Ketten­ arretierung die gewünschte Kettenvorspannung gegeben ist. Diese Art der Kettenspannung ist in der Bergbaupraxis allge­ mein bekannt. Nach der Erfindung wird diese Methode der Ein­ stellung der Kettenvorspannung mit Hilfe der Steuervorrichtung bzw. Steuervorrichtungen 9 und der Lamellenkupplungen 6 durch­ geführt. Wird beispielsweise der Motor 3 an der Antriebsein­ heit I des Hauptantriebs zum Kettenspannen benutzt, so wird nach Festsetzen der Kette 1 im Bereich des Hauptantriebs durch Schaltbetätigung an der Steuervorrichtung 9 der Asynchronmotor 3 der Antriebseinheit I eingeschaltet und zugleich die Lamel­ lenkupplung 6 an der Antriebseinheit II des Hilfsantriebs gelüftet. Nach lastfreiem Hochlauf des Motors 3 der Antriebs­ einheit I wird deren Lamellenkupplung 6 durch Ansteuerung ihres Magnetventils 7 durch die Steuervorrichtung 9 langsam (kontinuierlich oder in Stufen) hydraulisch beaufschlagt, so daß der hydraulische Lamellenanpreßdruck dieser Lamellen­ kupplung langsam erhöht wird. Proportional zu dem ansteigen­ den Lamellenanpreßdruck erhöht sich das Getriebeabtriebsmo­ ment am Kettenrad 2 der Antriebseinheit I und entsprechend die Spannung in der Kette 1. Ist der gewünschte, im Programm des Rechners vorgegebene Wert der Kettenspannung erreicht, so kann nach einer mechanischen Arretierung des Kettenrads 2 die Kette in der üblichen Weise gekürzt werden. Wie erwähnt ist die Kettenspannung proportional der Motorwirkleistung des als Spannmotor verwendeten Asynchronmotors 3. Während des Spannvorgangs wird die Motorwirkleistung dieses Motors 3 von dem elektronischen Rechner der Steuervorrichtung 9 laufend verarbeitet. Nach einem im Rechner vorgegebenen Regel-Algo­ rithmus wird durch das vom Rechner angesteuerte druckeinstel­ lende Magnetventil 7 der hydraulische Lamellenanpreßdruck der Lamellenkupplung 6 der Antriebseinheit I solange erhöht, bis die vorgewählte Kettenvorspannung in Anpassung an die Motor­ wirkleistung erreicht ist. Der gesamte Spannvorgang erfolgt also selbsttätig rechnergesteuert von der Steuervorrichtung 9 her über das druckeinstellende Magnetventil der Lamellenkupp­ lung mit Hilfe des durch Schaltbetätigung auslösbaren Regel­ kreises der Steuervorrichtung.

Claims (14)

1. Verfahren zum Steuern von Motorhochlauf und Anlauf bei An­ triebseinrichtungen von Kettenantrieben eines Strebförderers und/oder einer Hobelanlage, dessen bzw. deren am Haupt- und Hilfsantrieb angeordnete Antriebseinheiten von Asynchronmotoren mit Lastausgleichsgetrieben und über Magnetventile gesteuerten hydraulischen Lamellenkupplungen gebildet sind, die als Moment­ stütze dem Hohlrad oder dem Planetenträger der Lastausgleichsge­ triebe zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Motorhochlaufphase und den Langsamanlauf des Strebförderers oder der Hobelanlage die für den Überlastschutz und den Lastausgleich verwendeten Lamellenkupplungen (6) verwendet werden, wobei mit Hilfe eines die Magnetventile (7) der Lamellenkupplungen ansteu­ ernden elektronischen Rechners der hydraulische Lamellenanpress­ druck der Lamellenkupplung für einen lastfreien Hochlauf des Asynchronmotors drucklos geschaltet ist und in der Anlaufphase des Kettenantriebs für einen Sanftanlauf kontinuierlich oder durch getaktetes Ansteuern der Magnetventile in kleinen Stufen erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Anlaufphase der elektronische Rechner die von Meß­ wertgebern gelieferten Meßdaten, wie der jeweils aufgenom­ menen Motorwirkleistung oder des jeweils aufgenommenen Motor­ stromes des jeweiligen Kupplungsschlupfes sowie des hydrauli­ schen Kupplungs-Beaufschlagungsdrucks verarbeitet und durch Ver­ knüpfung dieser Meßdaten auf dem Wege eines Soll-Ist-Wertver­ gleichs der jeweils benötigte hydraulische Kupplungs-Beaufschla­ gungsdruck bestimmt und dieser durch Ansteuerung des elektroma­ gnetischen Magnetventils (7) der Lamellenkupplung eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenkupplungen (6) zusammen mit dem Asynchronmotor (3) am Haupt- oder Hilfsantrieb auch für das Kettenspannen ver­ wendet werden, wobei der elektronische Rechner das Magnetventil (7) an der als Spannmotor verwendeten Antriebseinheit (I, II) in Abhängigkeit von der Motorwirkleistung des Spannmotors im Sinne einer kontinuierlichen oder stufenweisen Erhöhung des Lamellen­ anpressdrucks dieser Lamellenkupplung ansteuert, bis die dem Rechner als Sollwert vorgegebene Kettenvorspannung erreicht ist.

4. Antriebseinrichtung für den Kettenantrieb eines Strebförde­ rers und/oder eine Hobelanlage, mit einer das Kettenrad antrei­ benden, einen elektrischen Asynchronmotor, ein Getriebe und eine hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagbare Überlastkupplung in Gestalt einer Lamellenkupplung aufweisenden Antriebseinheit, und mit einer die Lamellenkupplung über ein elektrisch betätigtes Magnetventil schaltenden elektronischen Steuervorrichtung mit zugeordneten, die Betriebsdaten der Antriebseinheit erfassenden Meßwertgebern, dadurch gekennzeichnet, daß für die Motor­ hochlaufphase und die Anlaufphase des Kettenantriebs die Steuer­ vorrichtung (9) mit einer elektrisch gesteuerten oder geregelten Schließdruckeinstellung der Lamellenkupplung (6) ausgeführt ist, wobei sie die Lamellenkupplung (6) über das elektrische Magnet­ ventil (7) in ihrer hydraulischen oder pneumatischen Druckbeauf­ schlagung im Sinne eines lastfreien Hochlaufs des Asynchronmo­ tors (3) in der Motorhochlaufphase und in der Anlaufphase des Kettenantriebs bezüglich ihres Schlupfmomentes im Sinne eines Sanftanlaufs betätigt.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lamellenkupplung (6) in der Anlaufphase durch Schalten des elektrischen Magnetventils (7) im Sinne einer kon­ tinuierlichen oder stufenweisen Erhöhung des hydraulischen La­ mellenanpreßdrucks gesteuert oder geregelt ist.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lamellenkupplung (6) eine hydraulisch schließende und durch Federkraft öffnende Kupplung ist, oder umge­ kehrt.

7. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) die Lamellen­ kupplung (6) während der Motorhochlaufphase geöffnet hält, wäh­ rend sie ausgelöst durch ein ihr zugeführtes, den vollzogenen Motorhochlauf anzeigendes Signal auf die Anlaufphase für den ge­ steuerten oder geregelten Langsamanlauf geschaltet wird.

8. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (4) zugleich als Lastaus­ gleichsgetriebe für den Lastausgleich an den Antriebseinheiten (I, II) des Haupt- und Hilfsantriebs der Hobelanlage bzw. des Strebförderers ausgebildet ist, wobei die Steuervorrichtung (9) den Lastausgleich durch Schlupfregelung der dem jeweils höher belasteten Asynchronmotor (3) zugeordneten Lamellenkupplung (6) bewirkt, die einer Planetenstufe (4") des Getriebes (4) zuge­ ordnet ist und im Schließzustand das Stützmoment des Hohlrades oder des Planetenträgers der Planetenstufe gegen das Gehäuse überträgt.

9. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) einen das bzw. die elektrischen Magnetventile (7) ansteuernden elektronischen Rechner aufweist, der die von Meßwertgebern gelieferten Meßdaten verarbeitet und durch Verknüpfung dieser Meßdaten und auf dem Wege eines Soll-Istwertvergleichs den jeweils benötigten hydraulischen Kupplungs-Beaufschlagungsdruck bestimmt und diesen durch Ansteuerung des elektrischen Magnetventils (7) der Lamel­ lenkupplung (6) einstellt.

10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßdaten die jeweils aufgenommene Motorwirklei­ stung, den jeweils aufgenommenen Motorstrom des jeweiligen Kupplungsschlupfes und/oder den hydraulischen Kupplungs-Beaufschla­ gungsdruck umfassen.

11. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß jede der beiden Antriebseinheiten (I, II) des Strebförderers oder der Hobelanlage eine gesonderte oder gemeinsame elektronische Steuereinrichtung (9) der genann­ ten Art zugeordnet ist.

12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Getriebe der Antriebsein­ heit(en) (I, II) zusätzlich zu der Planetenstufe (4") eine Stirnradgetriebestufe (4') oder Planetenstufe aufweist.

13. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Planetenstufe (4") aus einem Planetendifferenzialgetriebe mit Standübersetzung 1 : 1 besteht und einem mehrstufigen Stirnrad-Untersetzungsgetriebe zugeordnet ist.

14. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lamellenkupplungen (6) und die Steuervorrichtung (9) unter Verwendung des Asynchronmotors (3) am Haupt- oder Hilfsantrieb eine Kettenspanneinrichtung bil­ den, wobei die Steuervorrichtung (9) einen durch Schaltbetätigung auslösbaren Regelkreis für das Kettenspannen aufweist, bei dem der elektronische Rechner durch Ansteuern des druckeinstellenden Magnetventils (7) in Abhängigkeit von der Mo­ torwirkleistung des als Spannmotor verwendeten Asynchronmotors (3) den hydraulischen Lamellenanpreßdruck der diesem Motor zuge­ ordneten Lamellenkupplung (6) kontinuierlich oder stufenweise solange erhöht, bis die dem Rechner als Sollwert vorgegebene Kettenspannung erreicht ist.