DE19539395A1

DE19539395A1 - Überwachungsvorrichtung für elektrisch angetriebene Flüssigkeitspumpen in Naßreinigungsmaschinen

Info

Publication number: DE19539395A1
Application number: DE1995139395
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Bahde
Original assignee: Hako Werke GmbH and Co; Hako GmbH
Current assignee: Hako Werke GmbH and Co; Hako GmbH
Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 1997-04-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer elektrisch angetriebenen Flüssigkeitspumpe in einer Naßreini gungsmaschine auf ihren Förderzustand.

Eine typische fahrbare Naßreinigungsmaschine, insbesondere zur Reinigung von Fußböden in Gebäuden, ist beispielsweise aus DE 41 41 711 A1 bekannt. In derartigen Naßreinigungsmaschinen werden Pumpen verwendet, um beispielsweise Reinigungsflüssigkeit zu einem Reinigungswerkzeug, wie etwa einer sich drehenden Bürste, zu fördern und um Reinigungsflüssigkeit wieder vom Fußboden auf zunehmen und in einen Sammelbehälter zu transportieren. Beim Einsatz von Pumpen in Naßreinigungsmaschinen kommt es jedoch immer wieder vor, daß der Zu- oder Abfluß zur Pumpe unterbrochen wird, beispielsweise wenn Leitungen durch Verschmutzung verstop fen oder ein Ventil geschlossen wird. Bei vielen Pumpentypen, wie sie in Naßreinigungsmaschinen verwendet werden, kommt es bei unterbrochenem Zu- oder Abfluß zum Stillstand der Pumpe und damit zum Stillstand des die Pumpe antreibenden Elektromotors.

In vielen Fällen werden in Naßreinigungsmaschinen permanent erregte Elektromotoren zum Antrieb der Pumpen verwendet, denen impulsweise Versorgungsspannung zugeführt wird, um mit Hilfe des Tastverhältnis der impulsweisen Versorgung die Leistung oder die Drehzahl des Elektromotors zu steuern (Pulsweitenmodulation). Dazu ist in bekannten Naßreinigungsmaschinen ein Schaltmittel in den Versorgungsstromkreis des Elektromotors geschaltet, das von einer Steuereinheit angesteuert und durch ein impulsförmiges Ansteuersignal periodisch geöffnet und geschlossen wird, um über das vorgebbare Tastverhältnis der impulsförmigen Ansteuersignale den Elektromotor zu steuern.

Um den Förderzustand von Flüssigkeitspumpen in Reinigungsmaschi nen zu überwachen ist es bekannt, Sensoren, beispielsweise Druckschalter, in den Leitungen einzusetzen, um zu überwachen, ob die Pumpe Flüssigkeit fördert oder bei Unterbrechung von Zu- oder Abfluß festsitzt. Bei Stillstand der Pumpe muß die Strom versorgung des ebenfalls festsitzenden Elektromotors abgeschal tet werden, um den Elektromotor vor Beschädigung zu schützen. Derartige Sensoren zur Überwachung des Förderzustands der Flüs sigkeitspumpe sind aber relativ teuer und empfindlich.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und effektive Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs einer durch einen Elektromotor angetriebenen Flüssigkeitspumpe in einer Naßreinigungsmaschine zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentan spruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Erfindungsgemäß ist eine Meßschaltung vorgesehen, die so an den Elektromotor angeschlossen ist, daß sie in den Pausen, in denen der Elektromotor infolge der pulsweitenmodulierten Steuerung nicht mit der Spannungsversorgung verbunden ist, die von dem permanent erregten Elektromotor erzeugte Generatorspannung ab fühlt. Ein die abgefühlte Generatorspannung repräsentierendes Signal wird von der Meßschaltung zu einem Auswertemittel gelei tet, um anhand dessen auf die Drehung des Elektromotors und damit die Drehung der angetriebenen Pumpe zu schließen. Dabei muß nicht notwendig aus dem abgefühlten Signal die Drehzahl des Elektromotors selbst bestimmt werden, sondern es kann in ein facheren Fällen ausreichen, einen Schwellenwert für das abge fühlte Signal festzulegen, unterhalb dessen der Förderzustand der Pumpe als ungenügend angesehen und ein Alarmsignal gegeben oder der Elektromotor automatisch abgeschaltet wird. In einem solchen Fall kann es sich bei dem Auswertemittel um eine ein fache Schwellenwertschaltung handeln.

In einer weiteren Ausführungsform kann die abgefühlte Generator spannung als zur Elektromotordrehzahl proportionales Meßsignal ausgewertet und anhand dessen die Motordrehzahl geregelt werden. Über die Regelung der Drehzahl des Elektromotors findet damit auch eine Regelung der dazu proportionalen Fördermenge der Pumpe statt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels in den Zeichnungen näher erläutert, in denen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Überwa chungsvorrichtung zeigt;

Fig. 2a-e verschiedene Spannungssignale, die in der Vorrichtung nach Fig. 1 auftreten, als Funktion der Zeit zeigen, nämlich

Fig. 2a das Ansteuersignal für das Schaltmittel im Versorgungsstromkreis des Elektromotors,

Fig. 2b die über dem Elektromotor anliegende Span nung, wenn der Elektromotor dreht,

Fig. 2c die von der Meßschaltung über dem Elektromo tor abgefühlte Spannung, wenn der Elektromotor dreht,

Fig. 2d die über dem Elektromotor anliegende Span nung, wenn der Elektromotor nicht dreht, und

Fig. 2e die von der Meßschaltung abgefühlte Genera torspannung, wenn der Elektromotor nicht dreht.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Über wachung des Drehzustands eines Elektromotors zum Antrieb einer Flüssigkeitspumpe gezeigt. Zwischen den Leitungen 2 und 4 liegt die Versorgungsspannung für den Elektromotor 10 an. Bei dem Elektromotor 10 handelt es sich um einen permanent erregten Elektromotor.

In die Versorgungsleitung 14 des Elektromotors 10 ist ein Schaltmittel 20 geschaltet, das die Spannungsversorgung für den Elektromotor 10 selektiv schließen oder unterbrechen kann. Das Schaltmittel 20, wobei es sich z. B. um einen Halbleiterschalter handeln kann, wird aus einer Steuereinrichtung 40 mit einem impulsförmigen Ansteuerungssignal versorgt, um periodisch geöff net und geschlossen zu werden. Durch das variabel vorgebbare Tastverhältnis des impulsförmigen Ansteuersignals für das Schaltmittel 20 wird die Spannungsversorgung des Elektromotors 10 gesteuert (Pulsweitenmodulation).

Eine Meßschaltung 50 ist so an den Elektromotor 10 angeschlos sen, daß sie den Spannungsabfall über dem Elektromotor 10 ab fühlt. Die Meßschaltung 50 wird durch beidseitig an dem Elek tromotor 10 angeschlossene Leitungen 52 und 54 gebildet. Dabei ist die Meßschaltung 50 mit einem weiteren Schaltmittel 22 ver sehen, das so ausgelegt ist oder angesteuert wird, daß die Meß schaltung 50 nur in den Impulspausen des Ansteuersignals für das Schaltmittel 20 die Spannung über dem Elektromotor 10 abfühlt, d. h. wenn die Versorgungsspannung nicht an dem Elektromotor 10 anliegt. In einem einfachen Fall wird für das zweite Schaltmit tel 22 ebenfalls ein Halbleiterschalter verwendet, der mit einem komplementären Ansteuerungssignal versorgt wird, so daß das zweite Schaltmittel 22 geschlossen ist, wenn das erste Schalt mittel 20 geöffnet ist, und umgekehrt, so daß die Meßschaltung 50 nur während der Versorgungspausen des Elektromotors 10 dessen Generatorspannung abfühlt.

Der zeitliche Verlauf der Spannungen und Signale ist in den Fig. 2a bis 2e verdeutlicht. Fig. 2a zeigt das impuls förmige Ansteuerungssignal, das von der Steuereinrichtung 40 zur Ansteuerung des Schaltmittels 20 erzeugt wird. Das Tastverhält nis des Ansteuerungssignals in Fig. 2a bestimmt nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation die dem Elektromotor 10 im Mittel zugeführte Leistung.

In Fig. 2b ist die über dem Elektromotor 10 anliegende Span nung gezeigt für den Fall, daß sich der Elektromotor 10 dreht. In den Zeitintervallen, in denen der Elektromotor 10 mit Span nung versorgt wird (nämlich bei geschlossenem Schaltmittel 20, siehe Fig. 2a), liegt über dem Elektromotor 10 die Versor gungsspannung an. In den Ansteuerungspausen, in denen das erste Schaltmittel 20 geöffnet ist, ist der Elektromotor 10 von der Versorgungsspannung abgekoppelt und arbeitet als Generator. In diesen Intervallpausen liegt über dem Elektromotor 10 die er zeugte Generatorspannung an, die etwas geringer als die Versor gungsspannung ist.

Fig. 2c zeigt die an der Meßschaltung 50 anliegende Spannung. Die an der Meßschaltung 50 anliegende Spannung ist in den Im pulspausen der Spannungsversorgung des Elektromotors 10 gleich der über dem Elektromotor 10 anliegenden Generatorspannung (d. h. gleich der in Fig. 2b) gezeigten Spannung), wohingegen während der Impulsdauer der Versorgungsspannung des Elektromotors 10 der Anschluß der Meßschaltung 50 über dem Elektromotor 10 unterbro chen ist und somit keine Spannung abgefühlt wird. Die Amplitude der nach Fig. 2c sich ergebenden Generatorspannung ist ein Maß für die Drehzahl des Elektromotors 10 und kann in bevorzug ten Ausführungsformen der Erfindung weiter ausgewertet werden.

Die Fig. 2d bzw. e zeigen die den Fig. 2b bzw. c entsprechenden Spannungen für den Fall, daß sich der Elektromo tor 10 nicht dreht. Dreht sich der Elektromotor nicht, wird zwar wie in Fig. 2d gezeigt, impulsweise Versorgungsspannung ange legt, in den Impulspausen jedoch keine Generatorspannung er zeugt. Nach Fig. 2e liegt demnach keine Spannung an der Meß schaltung 50 an, da die Meßschaltung durch das zweite Schalt mittel 22 während der Versorgungsimpulse des Elektromotors 10 abgekoppelt wird.

Die Meßschaltung 50 selbst muß keine weiteren aktiven Bauelemen te enthalten, sondern kann im einfachsten Fall die Generator spannung abfühlen und die zwischen den Leitungen 52 und 54 an liegende Spannungsdifferenz zu einem Auswertemittel 60 weiter geben. Gegebenenfalls kann die Meßschaltung auch mit einem Ope rationsverstärker 56 oder anderen Schaltungen zur Aufbereitung des Meßsignals versehen werden.

Bei dem Auswertemittel 60 handelt es sich im einfachsten Fall um eine Schwellenwertschaltung, die feststellt, ob die in den Ver sorgungsimpulspausen abgefühlte Generatorspannung einen vorgege benen Mindestwert unterschreitet. Das Unterschreiten des vor gegebenen Schwellenwertes zeigt an, daß die Pumpe und mithin der Elektromotor 10 zu langsam dreht bzw. ganz zum Stillstand gekom men sind. Stellt das Auswertemittel 60 fest, daß der vorgegebene Schwellenwert unterschritten worden ist, kann dies zum Auslösen eines Alarmsignals für den Benutzer dienen, oder es kann ein Signal an die Steuereinrichtung 40 abgegeben werden, um die weitere Spannungsversorgung des Elektromotors 10 abzuschalten.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 40 dazu ausgebildet, nach einem festgestellten Stillstand des Elek tromotors 10 und dem darauf erfolgten Abschalten der Spannungs versorgung nach einer vorgegebenen Pause versuchsweise den Elek tromotor 10 wieder in Betrieb zu nehmen, indem die impulsweise Spannungsversorgung wieder aufgenommen wird, um dadurch fest stellen zu können, ob der Elektromotor 10 bei erneuter Inbe triebnahme wieder dreht oder ob weiterhin keine Generatorspan nung feststellbar ist. Falls keine oder unter dem Schwellenwert liegende Generatorspannung feststellbar ist, wird der Elektromo tor 10 wieder abgeschaltet, andernfalls kann im Normalbetrieb fortgefahren werden. In dieser letzteren Ausführungsform wird die Steuereinrichtung 40 vorzugsweise als programmierbare Schal tung, insbesondere mit einem Mikroprozessor, ausgeführt, um die genannten Steuerungsvorgänge realisieren zu können.

In weiteren Ausführungsformen kann das Auswertemittel 60 auch die abgefühlte Generatorspannung des Elektromotors 10 als ein die Drehzahl dem Elektromotors 10 repräsentierendes Signal aus werten und ein die Drehzahl darstellendes Signal an die Steuer einrichtung 40 weitergegeben, um mit Hilfe des Signals die Mo tordrehzahl entsprechend regeln zu können. Dadurch läßt sich auf einfache Weise eine Regelung der Fördermenge der von dem Elek tromotor 10 angetriebenen Flüssigkeitspumpe realisieren.

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung einer elektrisch angetriebenen Flüssigkeitspumpe in einer Naßreinigungsmaschine auf ihren Förderzustand, wobei zum Antrieb ein permanent erregter Elektromotor vorgesehen ist und wobei die Vorrichtung auf weist:
ein Schaltmittel (20), das im Versorgungsstromkreis (14) des Elektromotors (10) geschaltet und elektronisch ansteuerbar ist, um den Versorgungsstromkreis selektiv zu schließen oder zu unterbrechen,
eine mit dem Schaltmittel (20) verbundene Steuereinrichtung (40) zum Erzeugen eines impulsförmigen Ansteuersignals für das Schaltmittel mit steuerbarem Tastverhältnis,
eine Meßschaltung (50), die so an den Elektromotor (10) angeschlossen ist, daß sie in Zeitintervallen, in denen der Versorgungsstromkreis (14) des Elektromotors (10) unterbro chen ist, die von dem Elektromotor (10) erzeugte Generator spannung abfühlt, und
ein Auswertemittel (60), das die abgefühlte Generatorspan nung als repräsentierendes Signal für die Drehung des Elek tromotors und damit die Drehung der Flüssigkeitspumpe aus wertet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Auswertemittel (60) eine Schwellenwertschaltung aufweist, die bei Unterschreiten eines Schwellenwertes der abgefühlten Generatorspannung ein Signal abgibt, um ein Unterschreiten der dem Schwellenwert entsprechenden Mindestdrehzahl der Flüssigkeitspumpe an zu zeigen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Ausgabesignal der Schwellenwertschaltung zum Auslösen eines Alarmsignals und/- oder zum automatischen Abschalten des Elektromotors (10) verwendet wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswertemittel (60) dazu ausgestaltet ist, die abgefühl te Generatorspannung des Elektromotors (10) als ein die Drehzahl dem Elektromotors (10) darstellendes Signal an die Steuereinrichtung (40) weiterzugeben und wobei die Steuer einrichtung (40) dazu ausgestaltet ist, den Elektromotors (10) durch Pulsweitenmodulation so einzustellen, daß ein gewünschter Drehzahlsollwert des Elektromotors (10) erreicht wird, um so die Fördermenge der Flüssigkeitspumpe zu regeln.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (40) dazu ausgestaltet ist, nach fest gestelltem Stillstand der Flüssigkeitspumpe den Elektromotor (10) für eine vorgegebene Zeitperiode abgeschaltet zu lassen und darauf für einen kurzen Moment einzuschalten, um anhand der Generatorspannung des Elektromotors feststellen zu kön nen, ob die Flüssigkeitspumpe wieder zu drehen anfängt, und abhängig davon, ob eine Drehung feststellbar ist oder nicht, den Elektromotor (10) dauerhaft einzuschalten oder abge schaltet zu lassen.