DE2125178B2

DE2125178B2 - Schaltungsanordnung zur schlupfueberwachung an kupplungen

Info

Publication number: DE2125178B2
Application number: DE19712125178
Authority: DE
Inventors: Berthold Dipl Ing 6380 Bad Homburg Wingbermuhle
Original assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Current assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Priority date: 1971-05-21
Filing date: 1971-05-21
Publication date: 1973-05-17
Also published as: DE2125178C3; DE2125178A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur digitalen Schlupfüberwachung einer mit veränderlicher Drehzahl betreibbaren Kupplung, deren Antriebs- und Abtriebsteil je ein Impulsgeber zugeordnet ist.

Zur Erfassung und zur Überwachung des Schlupfes von Reibungskupplungen, die mit variabler Drehzahl betrieben werden, wird nicht nur die abtriebsseitige Drehzahl erfaßt, sondern auch die antriebsseitige Drehzahl. Zur Erfassung dieser Drehzahlen werden vorteilhafterweise Impulsgeber verwendet, die auf den beiden Kupplungsteilen angebracht sind. Diese Geber liefern pro Umdrehung des Kupplungsteils einen oder mehrere diskrete Impulse, die die Überwachungseinrichtung direkt verarbeiten soll. Falls der Schlupf der Kupplung ein gewisses Maß überschreitet, kann dann mit Hilfe dieser Überwachungseinrichtung dies festgestellt und gegebenenfalls zur Alarmmeldung oder zur Abschaltung des Antriebsmotors dienen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 923 756 ist eine Einrichtung zur Erfassung von Drehzahldifferenzen zwischen Kupplungshälften bekannt, die mit elektronischen Schaltelementen arbeitet. Bei dieser Anordnung wird der Ausgang eines mit der einen Kupplungshälfte verbundenen Impulsgebers an den Setzeingang einer Zwischenstufe, die eine elektronische Speicherschaltung enthält, und an den Eingang einer UND-Schaltung geschaltet, und weiterhin wird bei dieser bekannten Anordnung der Ausgang des mit der anderen Kupplungshälfte verbundenen Zwischenstufe geschaltet, deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der UND-Schaltung verbunden ist. Der Ausgang dieser UND-Schaltung stellt das Überwachungssignal dar, das dann in weiteren Schaltungsteilen noch zur Erfassung verschieden großen Schlup-

fes verändert werden kann und zur Abschaltung des Aiiiriebsmotors dient, wenn der Schlupf ein bestimmtes Maß überschreitet

Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist insbesondere, daß zur Vermeidung der Alarmauslösung durch ein und denselben Antriebsimpuls eine elektronische Speicherschaltung, d. h. ein Zeitglied, vorgesehen ist, durch das das Ausgangssignal der Zwischenstufe verzögert werden muß, bis der Antriebsimpuls vorüber ist, daß der Abtriebsimpuls zur Vermeidung von Fehlaiann durch Toleranzen des zeitlichen Auftretens der Inpulse bei Impulsgleichstand eine größere Dauer haben muß, die auf die Toleranzen abgestimmt sein muß, und daß schließlich bei Auftreten von Doppelimpulsen, d. h., wenn sowohl von der Antriebsseite als auch von der Abtriebsseite zur gleichen Zeit ein Impuls vorliegt, keine klare Aussage darüber möglich ist, ob nun Schlupf vorhanden ist oder nicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine der bekannten Anordnung gegenüber im Prinzip andere Arbeitsweise anzugeben und eine prinzipiell anders aufgebaute Überwachungseinrichtung zu schaffen, mit der auf einfache und sichere Weise die Schlupferfassung möglich ist, ohne daß unnötige Verzögerungen oder Fehlmeldungen auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, die einen Alannzustand vorbereiten, wenn bei gleichvielen Sollimpulsen beider Kupplungsteile ein erster Antriebsimpuls einem Abtriebsimpuls folgt, und daß weitere Mittel vorgesehen sind, die den vorbereiteten Alarm auslösen oder als Alarmimpuls schalten, wenn der zweite Antriebrimpuls demselben Abtriebsimpuls folgt.

Eine zweckmäßige, schaltungsmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung enthält eine Auswahllogik, die immer dann einen Impuls abgibt, wenn entweder der Antriebs- oder der Abtriebsimpuls gleichzeitig anstehen oder einer von beiden noch ansteht, wenn unmittelbar vorher beide anstanden, die weiterhin einen ersten elektronischen Speicher enthält, der an seinem Ausgang den vorbereiteten Alarmzus'and angibt, wenn er vorher keinen Impuls führte und ein Antriebsimpuls anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls vorlag, oder wenn er vorher einen Impuls führte und entweder ein Antriebsimpuls anstand, oder daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls vorhanden war und An- und Abtriebsimpuls gleichzeitig anstanden und kein Alarmimpuls vorlag, die weiterhin einen zweiten elektronischen Speicher enthält, der mit seinem einen Ausgang den Ausgang der gesamten Überwachungseinrichtung bildet und dann den Alarmimpuls abgibt, wenn er vorher keinen Impuls führte und ein Antriebsimpuls anstand, keine Koinzidenz von An- und Abtriebsimpuls vorlag und am Ausgang des ersten Speichers ein Impuls vorhanden war, oder der einen Alarmimpuls abgibt, wenn er bereits einen Impuls führte, und ein Antriebsimpuls und nicht gleichzeitig ein Abtriebsimpuls anstand, und die schließlich dadurch gekennzeichnet ist, daß die Auslösung der beiden Speicher zur Abgabe ihrer Ausgangsimpulse durch eine Flanke eines Taktimpulses erfolgt, der dann ansteht, wenn entweder ein An- oder Abtriebsimpuls vorliegt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung enthält zweckmäßigerweise als Speicher bistabile Kippstufen, denen vorbereitende Eingänge zugeführt sind und die durch die Rückflanke des Taktimpulses in beiden Lagen auslösbar sind.

Ein zweckmäßiger Aufbau der Auswahllogik, die in vorteilhafter Weise bei Impulsgleichstand Fehler vermeidet, welche durch Toleranzen des zeitlichen Auftretens der An- und Abtriebsimpulse auftreten können, besteht darin, daß sie aus drei UND-GHedem, deren Ausgänge in einem ODER-Glied zusammengefaßt und einer Inverterstufe zugeführt sind, aufgebaut ist, und daß einer der UND-Schaltungen als Eingänge der An- und Abtriebsimpuls und daß den beiden anderen UND-Schaltungen der Ausgang als ein Eingang und entweder der Antriebs- oder Abtriebsimpuls als jeweils zweiter Eingang zugeführt ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht weiterhin

darin, daß zwischen dem Impulsgeber der Abtriebsseite und dem Eingang der digitalen Überwachungseinrichtung eine monostabile Kippstufe als Impulsformer vorgesehen ist. Dadurch wird sichergestellt, daß auch bei stehender Abtriebswelle kein Dauerimpuls abgegeben werden kann.

Schließlich kann der Vorbereitungseingang für die Rückstellung des Alarmzustandes vom Ausgang eines Inverters gebildet sein, dem über eine ODER-Schaltung entweder über eine UND-Schaltung der negierte

Alarmimpuls und der Ausgangsimpuls der Auswahliogik zugeführt wird oder über eine zweite UND-Schaltung der invertierte Ausgangsimpuls der Auswahllogik und ein Antriebsimpuls zugeführt wird.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erlaubt die Vermeidung der Nachteile der bekannten Einrichtung zur Schlupfüberwachung. Es wird ein prinzipiell anderer Weg angegeben, und es werden an Stelle der nicht einfach zu überschauenden, zahlreichen Einflußfaktoren unterliegenden elektronischen Zeitglieder nur logische elektronische Schaltglieder verwendet.

Im folgenden wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten schaltungsmäßigen Ausführungsbeispieles die erfindungsgemäße Schaltung näher er-

läutert sowie an Hand eines Impulsbildes der Impulsablauf näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen digitalen Überwachungseinrichtung und

F i g. 2 schematisch verschiedene Impulsphasen,

die bei verschiedenen Drehzahl- und Schlupfkonstellationen möglich sind.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung weist zwei Eingänge 1 und 2 auf. Am Eingang 1 werden die von dem Impulsgeber der Antriebsseite herrührenden

Antriebsimpulse α eingegeben, und am Eingang 2 werden die von dem Impulsgeber der Abtriebsseite herrührenden Abtriebsimpulse b in die Überwachungseinrichtung eingegeben. Der Eingang 2 ist auf einen Impulsformer 3 geschaltet, der als monostabile

Kippstufe ausgebildet ist und dafür sorgt, daß auch bei stehender Abtriebswelle, d. h. bei 100 %> Schlupf, keine Dauerimpulse gegeben werden.

Die Antriebs- und Abtriebsimpulse α und b werden den Eingängen einer Auswahllogik 4_ zugeführt, an

deren Ausgängen die Impulse c und c anstehen. Die Auswahllogik ist im Ausführungsbeispicl aus drei UND-Schaltungen 5, 6 und 7 und einer ODER-Schaltung 8a sowie einer Inverterstufe 8b aufgebaut.

Der UND-Schaltung 5 wird als Eingang der Antriebsiinpuls α und der Abtriebsimpuls b zugeführt. Der UND-Schaltung 6 wird als Eingang der Antriebsimpuls α und der Ausgangsimpuls c der ODER-Schaltung 8 α zugeführt. Dieser Ausgangsinipuls c der ODER-Schaltung 8 a wird auch der UND-Schaltung 7 als Eingang zugeführt. Als weiteren Eingang erhält diese UND-Schaltung den Abtriebsimpuls b zugeführt. Der Inverterstufe 8 b wird als Eingang der Impuls c zugeführt, der am Ausgang dieser Inverterstufe als invertierter Impuls c erscheint. Die Auswahllogik 4 hat die Aufgabe, festzustellen, ob die An- und Abtriebsimpulse sich ganz oder teilweise zeitlich überdecken. Der Ausgangsimpuls c steht dann an, solange einer der beiden Impulse α oder b noch ansteht, wenn vorher beide zusammen vorhanden waren, d. h., wenn sie sich vorher zeitlich überdeckt haben. Durch diese Art der Schaltung innerhalb der Auswahllogik 4 werden Fehler ausgeschaltet, die bei Impulsgleichstand durch Toleranzen des zeitlichen Auftretens der Antriebsimpulse α und Abtriebsimpulse b auftreten können.

Aus den Antriebsimpulsen α und den Abtriebsimpulsen b wird in einer ODER-Schaltung 9 ein Taktgeberimpuls e erzeugt, dessen Rückflanke dazu benutzt wird, zwei elektronische Speicher 10 und 11 zu steuern. Diese Taktimpulse können jedoch die elektronischen Speicher 10 und 11 erst dann schalten, wenn in den einzelnen Feldern an Vorbereitungseingängen die richtigen Signale anstehen.

Dem oberen Feld des Speichers 10, dessen Ausgang mit Q₁ bezeichnet ist, werden als Vorbereitungseingänge die Antriebsimpulse α und der Ausgangsimpuls c des Inverters 8 δ zugeführt. Dem anderen Feld des elektronischen Speichers, dem FeId]J₁, wird ein Eingang als vorbereitender Eingang zugeführt. Dieser Eingang ist entweder der negierte Ausgang einer UND-Schaltung 12 oder der negierte Ausgang einer UND-Schaltung 13. Die Eingänge der UND-Schaltung 12 sind die Antriebsimpulse α und der Ausgangsimpuls c des Inverters 8 b. Die Eingänge der UND-Schaltung 13 sind der Ausgang c der Auswahllogik 4 und der Ausgang Q₂ des zweiten elektronischen Speichers 11.

Der Speicher 10 arbeitet mit den beiden UND-Schaltungen 12 und 13 und einer zusätzlichen ODER-Schaltung 13 α sowie einem Inverter 13 ft und den vorbereitenden Eingängen im oberen Feld folgendermaßen zusammen: Der Ausgang Q₁ führt nach einem Taktimpuls, d. h. Rückflanke eines Impulses e von der ODER-Schaltung 9, wenn er vorher keinen Impuls geführt hat, d. h. ~Q_V und ein Antriebsimpuls a anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls b vorhanden war, oder wenn er vorher einen Impuls Q₁ führte und entweder ein Antriebsimpuls α anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls b vorhanden war — dies entspricht dem Impulse — oder An- und Abtriebsimpuls gleichzeitig anstanden, d.h. c, und der Ausgang des zweiten Speichers 11 keinen Impuls führte, was dem Impuls Q₂ entspricht. Der Ausgangsimpuls Q₁ des elektronischen Speichers 10 bedeutet, daß der Alarm vorbereitet ist, und zwar nach einem Antriebsimpuls.

Der Taktimpuls e nach einem Abtriebsimpuls b schaltet den Ausgangsimpuls Q₁ nicht ein oder, wenn ein Impuls am Ausgang Q₁ anstand, schaltet er diesen dann ab, falls der Abtriebsimpuls b nicht gleichzeitig mit einem Antriebsimpuls α auftrat, wobei außerdem der Ausgang Q„ des zweiten Speichers keinen Impuls führte.

Dem zweiten elektronischen Speicher 11 sind im oberen, dem Q₂-FeId, drei vorbereitende Eingänge zugeordnet. Diese sind zum einen der Antriebsimpuls a, dann der Ausgangsimpuls Q₁ des ersten Speichers 10 und schließlich der Ausgangsimpuls c der Auswahllogik 4. Dem zweiten Feld, dem Q₂-FeId, ist als vorbereitender Eingang eine UND-Schaltung 14

ίο vorgeschaltet. Der UND-Schaltung 14 wird als ein Eingang der Antriebsimpuls α zugeführt und als zweiter Eingang der Ausgangsimpuls c der Auswahllogik 4.

Der Speicher 10 arbeitet mit den vorbereitenden Eingängen und der vorgeschalteten invertierten UND-Schaltung 14 in folgender Weise zusammen: Am Ausgang Q₁, steht nach einem Taktimpuls e ein Impuls an. wenn vorher kein Impuls vorhanden war, was dem Impuls Q\, entspricht, und ein Antriebsimpuls α anstand, wenn keine Koinzidenz von An- und Abtriebsimpuls vorlag, was c entspricht, sowie am Ausgang des Speichers 10 ein Impuls Q₁ anstand. Falls der Ausgang Q., einen Impuls führte, bleibt dieser Impuls bestehen, wenn vor dem Taktimpuls e ein Antriebsimpuls α anstand und nicht gleichzeitig ein Abtriebsimpuls vorlag. Ein Taktimpuls e nach einem Abtriebsimpuls b schaltet den Impuls am Ausgang Q₂ nicht ein, wenn er noch leitend anstand, oder er schaltet den Impuls am Ausgang Q., ab, wenn vorher ein solcher anstand.

Ein Impuls Q_n am Ausgang des Speichers 11 bedeutet Schlupfalarm. Dieser Impuls kann durch nachgeschaltete Schaltglieder aufbereitet werden und beispielsweise für die Abschaltung des Antriebsmotors verwendet werden. Es kann außerdem zweckmäßig sein, daß der Alarmimpuls nach dem Einschalten des Antriebes während der Anlaufphase für eine vorwählbare Zeitspanne unterdrückt wird.

In F i g. 2 sind in einem Impulsdiagramm die wesentlichen Impulskonstellationen eingezeichnet. Die wesentlichen Impulse sind derAntriebsimpuls a. der Abtriebsimpuls b, der Impuls c der Auswahllogik 4, der invertierte Impuls c der Auswahllogik 4, der Ausgangsimpuls Q₁ des Speichers 10 und der Ausgangsimpuls Q₂ des Speichers 11.

In der mit 1 bezeichneten ersten Spalte ist die Impulskonstellation normal, d. h., es tritt kein Alarm auf. Die Spalte 2 zeigt zwei Antriebsimpulse α und einen Abtriebsimpuls b, keinen Impuls c, dafür jedoch einen recht langen Impuls Q₁. Bei Beendigung des zweiten Taktimpulses e beginnt der Impuls Q.,. der den Alarmzustand anzeigt. In der mit 3 bezeichneten Phase tritt ein Doppelimpuls auf, d. h., es liegi ein Antriebsimpuls α und ein Abtriebsimpuls b vor die sich teilweise überdecken, und mit der Rück flanke des Taktimpulses e wird der vorbereitend! Alarmimpuls Q₁ abgeschaltet Damit wird der aus de Phase 2 noch anstehende Alarmimpuls Q„ abge schaltet. Es ist somit Ende des Alarms gegeben.

Die Spalte4 zeigt einen Doppelimpuls, d.h., e liegt sowohl ein Antriebsimpuls α als auch ein Ab triebsimpuls b, teilweise übereinstimmend, vor, um es werden weder eine Alarmvorbereitung durch Q noch ein Alarm durch Q₂ gegeben.

In der mit 5 bezeichneten großen Spalte des Irr pulsdiagramms wird eine Alarmvorbereitung gezeig d. h., daß der alarmvorbereitende Impuls Q₁ auc nach einem Doppelimpuls anstehen bleibt. Hierbi

st besonders deutlich die Funktion der Auswahlogik 4 erkennbar. Ohne deren besondere Gestaltung väre bei dem zweiten Antriebsimpuls a in dieser Phase 5 ein Alarmsignal fällig, obwohl ein Abtriebsmpuls vorher kam. Die Erhaltung der Alarmvorjereitung trotz Doppelimpulses ist insbesondere bei schleichendem Schlupf wichtig, damit eventuell der notwendige Alarm unverzüglich gegeben werden kann. Die Phase 5 kann wieder in Normalzustand übergehen, wenn ein einzelner Abtriebsimpuls b folgt, oder es kann Alarm gegeben werden, wenn ein Antriebsimpuls α folgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309520/70

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur digitalen Schlupfüberwachung einer mit veränderlicher Drehzahl betreibbaren Kupplung, deren Antriebs- und Abtriebsteil je ein Impulsgeber zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4, 10) vorgesehen sind, die einen Alarmzustand (Q₁) vorbereiten, wenn bei gleichvielen Sollirnpulsen beider Kupplungsteile ein erster Antriebsimpuls (α) einem Abtriebsimpuls (b) folgt, und daß weitere Mittel (11) vorgesehen sind, die den vorbereiteten Alarm (Q₁) auslösen oder als Alarmimpuls (Q₂) schalten, wenn der zweite Antriebsimpuls (a) demselben Abtriebsimpuls (b) folgt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswahllogik (4} vorgesehen ist, die immer dann einen Impuls (c) abgibt, wenn entweder der Antriebs- (α) und der Abtriebsimpuls (b) gleichzeitig anstehen oder einer von beiden (a oder b) noch ansteht, wenn unmittelbar vorher beide Impulse (α, b) anstanden, daß ein erster elektronischer Speicher (10) vorgesehen ist, der an seinem Ausgang (Q₁) den vorbereiteten Alarmzustand angibt, wenn er vorher keinen Impuls (Q₁) führte und ein Antriebsimpuls (a) anstand, ohne daß gleichzeitig ein Ab- triebsimpuls (b) vorlag, oder wenn er vorher einen Impuls (Q₁) führte und entweder ein Antriebsimpuis (α) anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls (b) vorhanden war (F), oder An- (α) und Abtriebsimpuls (b) gleichzeitig anstanden (c) und kein Alarmimpuls (Q\>) vorlag, daß ein zweiter elektronischer Speicher (11) vorgesehen ist, der mit seinem einen Ausgang (Q₂) den Ausgang der gesamten Überwachungseinrichtung bildet und dann den Alarmimpuls (Q₂) abgibt, wenn er vorher keinen Impuls führte (Q.,) und ein Alarmimpuls (α) anstand, keine Koinzidenz von An- und Abtriebsimpuls vorlag (c) und wenn der Ausgang des ersten Speichers (10) einen Impuls (Q₁) führte, oder der einen Alarmimpuls abgibt, wenn er bereits einen Impuls (Q₂) führte, und ein Antriebsimpuls (α) und nicht" gleichzeitig ein Abtriebsimpuls (b) anstand, schließlich dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Speicher (10, 11) zur Abgabe ihrer Ausgangsimpulse (Q₁, Q₂) durch eine Flanke eines Taktimpulses (e) erfolgt, der dann ansteht, wenn entweder ein An- (α) oder Abtriebsimpuls (i>) vorliegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Speicher (10, 11) bistabile Kippstufen vorgesehen sind, denen vorbereitende Eingänge zugeführt sind und die durch die Rückflanke des Taktimpulses (e) in beiden Lagen (Q₁, Q_v Q₂, Q₂) auslösbar sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahllogik (4) aus drei UND-Gliedern (5 bis 7) aufgebaut ist, deren Ausgänge (c) in einem ODER-Glied (8 a) zusammengefaßt und einer Inverterstufe (8 b) zugeführt sind, an deren Ausgang der Impuls (c) ansteht, daß der UND-Schaltung (5) als Eingänge der An- (a) und der Abtriebsimpuls (6) zugeführt wird und daß den beiden anderen UND-Schaltungen (6, 7) der Ausgang (c) der ODER-Schaltung (8 α) als Eingang und entweder der Antriebs- (α) oder der Abtriebsirapuls (b) als jeweils zweiter Eingang zugeführt ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Impulsgeber der Abtriebsseite und dem Eingang der Auswahllogik (4) der Überwachungseinrichtung eine monostabile Kippstufe (3) als Impulsformer vorgesehen ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbereitungseingang für die Rückstellung des Alarmzustandes (Q₁) vom Ausgang eines Inverters (13 b) gebildet ist, dem über eine ODER-Schaltung (13a) entweder über eine UND-Schaltung (13) der negierte Alarmimpiils (Q._y) und der Ausgangsimpuls (c) der Auswahllogik (4) zugeführt wird oder über eine zweite UND-Schaltung (12) dir invertierte Ausgangsimpuls (c) der Auswahllogik (4) und ein Antriebsimpuls (α) zugeführt wird.