Hydrauliksteuerung
Hydrauliksteuerung
Hydrauliksteuerung
VORORTGERÄTE
Elektromotoren
In der Bühnentechnik kommen die folgenden Motorarten zum Einsatz:
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Asynchronmotoren,
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Synchronmotoren,
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Gleichstrommotoren.
Bei Neuanlagen werden heute meist kostengünstige Asynchronmotoren eingesetzt. Für den Umrichterbetrieb muß jedoch beachtet werden, daß die Wicklungen der Motoren für den pulsierenden Betrieb geeignet sind. Andernfalls ist mit erhöhten Geräuschen und einer verkürzten Lebensdauer zu rechnen.
Synchronmotoren haben ein deutlich geringeres Rotor-Trägheitsmoment als Asynchronmotoren, so daß sie für hochdynamische Anwendungen prädestiniert sind. Hinzu kommt, daß die Betriebswärme fast ausschließlich im Stator entsteht, so daß sie sehr gut an die Umgebung abgeführt werden kann. Synchronmotoren haben bei vergleichbarer Leistung ein wesentlich geringeres Volumen und Gewicht als Asynchronmotoren. Die hervorragenden Eigenschaften der Synchronmotoren können in der Bühnentechnik kaum ausgeschöpft werden, so daß sie immer mehr von den billigeren Asynchronmotoren verdrängt worden sind.
Die im Gegensatz zu den Asynchron- und Synchronmotoren bürstenbehafteten Gleichstrommotoren werden in Neuanlagen nur noch in Ausnahmefällen eingesetzt. Sie sind jedoch in vielen Häusern noch vorhanden. Da sie im Theater in der Regel keinem nennenswerten Verschleiß unterliegen, können sie fast immer mit Stromrichtern auch weiterhin betrieben werden.
Tachogeneratoren
Als Istwertgeber zur Regelung der Motordrehzahl werden Tachogeneratoren benötigt. Sie sind meist bereits fester Bestandteil der Motoren.
Bremsen
Bühnentechnische Antriebe werden mit jeweils zwei unabhängig
voneinander wirkenden mechanischen Bremsen ausgerüstet. Sie sind so
ausgelegt, daß auch beim Ausfall einer Bremse mit der noch verbleibenden
zweiten Bremse die Last sicher zum Stillstand gebracht wird. Es werden
spezielle Theaterbremsen eingesetzt, die besonders geräuscharm arbeiten.
Vor "selbsthemmenden" Getrieben als Ersatz für die zweite Bremse muß gewarnt werden, da die Selbsthemmung meist nur für den Stillstand gewährleistet wird. Außerdem muß damit gerechnet werden, daß mit fortlaufendem Betrieb die Reibung und damit die Bremsleistung nachläßt.
Höhenstandsmesser (Encoder)
Zur Positionsmessung werden hochgenaue optische Absolutwert-Winkelencoder eingesetzt. Die
Auflösung der
Multi-Turn-Geräte beträgt üblicherweise 8192 Schritte pro Umdrehung. Zusätzlich werden
bis zu 4096 Umdrehungen erfaßt. Damit ist bei allen bühnentechnischen Anwendungen
in jedem Falle eine absolute
Messung
des gesamten Fahrbereichs möglich.
Wegen der hohen sicherheitstechnischen Anforderungen ist der Abtastcode einschrittig ausgeführt. Die Meßsignale werden ohne encoderinterne
Rechner direkt dem Ausgang zugeführt. Die Verbindung zu den
Antriebsrechnern erfolgt über synchron-serielle Schnittstellen (SSI). Die
Geber sind zusätzlich mit Inkrementalausgängen ausgerüstet, die 2048
Impulse pro Umdrehung an die Achsrechner liefern, so daß damit die absolut
gemessene Position ständig überwacht werden kann. Damit wird eine
sicherheitstechnische Zweikanaligkeit erreicht.
Seilzug-Weg-Winkel-Wandler
Die Vertikalbewegung von Bühnenpodien wird durch
Seilzug-Weg-Winkel-Wandler erfaßt.
Die Linearbewegung eines flexiblen Stahl-Meßseils wird über eine
Meßtrommel in eine Drehbewegung umgesetzt. Die Trommel ist mit einem Absolutwert-Winkelencoder fest gekoppelt. Eine Wegänderung des Meßseils
entspricht somit einer Winkeländerung an der Encoderwelle. Mit Hilfe
eines Federantriebs wird das Meßseil straff gehalten. Durch die
Bewegung der Meßtrommel auf einer Spindel wird das Meßseil
reproduzierbar Windung neben Windung aufgewickelt. Der Seilausgang ist
durch eine Düse mit Bürste und Fettkammer gegen den Eintritt von Wasser
und Staub geschützt.
Endschalter
Im allgemeinen Fall werden die Verfahrbereiche durch
Vorend-, Betriebsend- und Notendschalter begrenzt. Bei Annäherung an die
Fahrbereichsgrenzen reduzieren die Vorendschalter die Geschwindigkeit.
Die Betriebsendschalter melden das Ende des betriebsmäßig zulässigen
Verfahrbereichs und lösen das elektrische Abbremsen der Winde aus. Erst
beim Stillstand des Motors greifen die mechanischen Bremsen ein. Das
Herausfahren aus der Endlage ist nur möglich, wenn die gewählte
Fahrtrichtung aus der Endlage hinausweist. Bei einem eventuellen Ausfall
der Betriebsendschalter unterbrechen die Notendschalter die
Stromversorgung des betroffenen Antriebs und lassen die mechanischen
Bremsen einfallen. Die Antriebe dürfen nur mit Hilfe von Handkurbeln aus
der Endlage herausbewegt werden.
Bei rechnergesteuerten Anlagen ist dieses aufwendige Endschaltersystem nicht erforderlich. Hier werden die Vor- und Betriebsendschalterfunktionen durch Auswertung der Absolutwert-Winkelencoder softwaremäßig realisiert. Lediglich die Notendschalter müssen erhalten bleiben.
Lastmeßsensoren
Die aus Kostengründen oft ausgeführte „Lastmessung“ durch Auswertung von extrem "zappelnden" Motorströmen ist wenig präzise, so daß sie als Waage kaum geeignet ist. Hinzu kommt, daß im Stillstand, wenn der Motor nicht aktiv ist, keine Anzeige vorliegt und daß während der Beschleunigungsphase zu hohe Werte angezeigt werden. Zur Abhilfe müssen die Signale einer Filterung unterzogen werden, die jedoch für zeitliche Verzögerungen sorgt, so daß Überlasten zu spät erkannt werden. Abhilfe ist nur durch den Einsatz von kontinuierlich, auch im Stillstand wirkenden Sensoren möglich.
Die Lasten werden durch Druckkraft-Wägezellen, Lastmeßbolzen oder S-Profil-Wägezellen erfaßt. Das Meßprinzip beruht in allen Fällen auf der Auswertung von Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücken, deren niedrige Ausgangsspannungen einem hochgenauen digitalen Meßverstärker zugeführt werden. Die Verstärker werden in unmittelbarer Nähe der Sensoren montiert, um Signalverfälschungen zu vermeiden. Die verstärkten Meßwerte werden über galvanisch getrennte Stromsignale störungssicher an das Rechnersystem übertragen und dort ausgewertet. Die aktuellen Lasten werden auf den Bildschirmen der Bedienrechner angezeigt. Zusätzlich zur Anzeige der Meßwerte können Schwellwerte für Überlast- und Schlaffseil so voreingestellt werden, daß über Relais-Ausgänge ein Schnellhalt der Anlage ausgelöst wird.
Klemmenkästen
Jedes Antriebssystem wird mit einem Klemmenkasten ausgerüstet, in dem die nicht direkt mit den Schaltschränken verbundenen Signale gesammelt und über gemeinsame Kabel weitergeleitet werden. Mit Hilfe eines Wartungsschalters kann der Betrieb des jeweiligen Antriebs zuverlässig verhindert werden. An die Klemmenkästen steckbare Prüf- und Reparaturflaschen bieten die folgenden Betriebsfunktionen:
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Notsteuerung z.B. bei Ausfall des Bedienrechnersystems oder eines Encoders,
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Anfahren der Notendschalter im Testbetrieb,
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Test der Bremsen im Rechnerbetrieb.