DE3434474A1 - Schaltungsanordnung zur geschwindigkeitsueberwachung fuer zumindest einen motor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Geschwindigkeitsüberwachung für zumindest einen Motor, mit einem Komparator, dessen einer Eingang mit einem der Antriebsgeschwindigkeit des Motors entsprechenden Signal beaufschlagt ist, und dessen Ausgang an eine in die Leistungsversorgung des Motors eingreifende Schaltung angeschlossen ist, wobei die Versorgungsspannung für den Motor über einen von einer Not-Stop-Schaltung beaufschlagbaren Schalter an einen Leistungsverstärker geführt ist.

Derartige Schaltungsanordnungen werden insbesondere im Einricht- und Programmierbetrieb von Handhabungsautomaten benutzt, um die von den einzelnen Antriebsmotoren bewirkten Verfahrgeschwindigkeiten einzelner Werkzeuge zu überwachen und zu begrenzen. Eine Begrenzung der Verfahrgeschwindigkeit ist erforderlich, um den während des Einrichtbetriebs im Aktionsbereich des Handhabungsautomaten tätigen Benutzer zu schützen, da die im Normalbetrieb des Handhabungsautomaten sehr hohen Geschwindigkeiten ein sehr hohes Sicherheitsrisiko darstellen würden.

Bei bereits benutzten Schaltun^sanordnungen wird an einem mit dem zu überwachenden Motor in Reihe geschalteten Widerstand eine der Antriebsgeschwindigkeit des Motors proportionale Spannung abgegriffen und direkt an einem Komparator angelegt, der bei Überschreitung der Sollspannung durch die Ist-Spannung ein Signal abgibt. Dieses Signal wird der den Leistungsverstärker beaufschlagenden Ansteuerschaltung zugeführt und soll eine Begrenzung der AntriebsgeschwinLdigkeTt~oder"eiir Abschal ten des "Motors" bewirkend

Treten jedoch Fehlfunktionen in der Ansteuerschaltung auf oder reagiert der Leistungsverstärker nicht mehr auf die Steuersignale der Ansteuerschaltung,weil beispielsweise Endstufentransistoren durchlegiert sind, so ist die Geschwindigkeitsüberwachung mit bekannten Schaltungsanordnungen nicht mehr möglich.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung zur Geschwindigkeitsüberwachung für zumindest einen Motor zu schaffen, die auch bei Fehlfunktionen in der Ansteuerschaltung oder des Leistungsverstärkers eine sichere Geschwindigkeitsüberwachung und -begrenzung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Signalumsetzer direkt an den den Motor beaufschlagenden Leistungsverstärker angeschlossen ist und daß das Ausgangssignal des Signalumsetzers am Komparator anliegt, der eine direkt in die Not-Stop-Schaltung eingreifende Unterbrecherschaltung beaufschlagt.

Durch den erfindungsgeraäß vorgesehenen direkten Eingriff der Unterbrecherschaltung in die Not-Stop-Schaltung wird erreicht, daß der überwachte Motor stets abgeschaltet wird, wenn er eine zu hohe Verfahrgeschwindigkeit bewirkt. Dies geschieht unabhängig von der Ursache der erhöhten Antriebsgeschwindigkeit. Hierbei ist der erfindungsgemäß verwendete Signalumsetzer von Vorteil, der die am Motor anliegende Versorgungsspannung direkt überwacht, ohne daß zwischen dem Motor und dem zugeordneten Leistungsverstärker irgendwelche Schaltungsbauteile erforderlich wären. -

Ein weiterer Vorteil des Signalumsetzers besteht darin, daß er die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sowohl '·. bei Gleichstrom als auch bei Wechselstrommotoren ermöglicht, da ,--· entweder ein Spannungs-Spannungsumsetzer oder ein Frequenz-

"SpannUngsumsetzer verwendet werden kann, da bei Gleichstrommotoren die anliegende Spannung und bei Wechselstrommotoren die Frequenz der anliegenden Spannung jeweils ein Maß für die Antriebsgeschwindigkeit des beaufschlagten Motors ist. "

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß sie den überwachten Motor auch dann abschaltet, wenn beispielsweise beim Einrichtbetrieb durch den

Benutzer aus Versehen eine zu hohe Verfahrgeschwindigkeit eingegeben wurde, da die Schaltungsanordnung unabhängig von der Ansteuerschaltung ist.

Außerdem kann die Schaltungsanordnung so empfindlich ausgelegt werden, daß im Notfall auch ein Anhalten- der Maschinen von Hand möglich wird, wodurch neben einer erhöhten Betriebssicherheit auch der Bruch von Werkzeugen und Maschinenbeschädigungen vermieden werden kann. Auch beim Hängenbleiben von Antrieben schaltet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung die Motoren ab, um so eine Zerstörung der Motoren oder der Antriebe zu verhindern.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann überall dort verwendet werden, wo Maschinen Teile bewegen müssen, wie z.B. bei Transport förderern, beim Shuttlen von Zusammenbaustraßen, bei Positioniermaschinen, bei Kettenförderern und bei Handhabungsautomaten.

Um dem Komparator immer ein Spannungssignal zuführen zu können, ist vorgesehen, daß der Signalumsetzer einen Spannungsteiler umfaßt, dessen einer Widerstand in Abhängigkeit vom am Signalumsetzer anliegenden Eingangssignal änderbar ist.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß der zweite Widerstand des Spannungsteilers durch ein einstellbares Potentiometer gebildet ist, da so die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit des Motors auf einfache Weise am Potentiometer eingestellt werden kann, ohne daß der nachfolgende Komparator und die Unterbrecherschaltung geändert werden müßten. .

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel kennzeichnet sich dadurch, daß das am Signalumsetzer anliegende Eingangssignal über einen Optokoppler dem Spannungsteiler zugeführt· ist, wobei der Empfänger des Optokopplers ein Phototransistor ist, dessen

COP*

Kollektor-Emitter-Strecke den durch das am Signalumsetzer anliegende Eingangssignal änderbaren Widerstand des Spannungsteilers bildet.

Um bei Gleichspannungsmotoren die sowohl in positive als auch in negative Richtungen verfahren werden können, die Höhe der Verfahrgeschwindigkeit unabhängig von der Richtung zu überwachen, ist in bevorzugter Weise vorgesehen, daß das am Signalumsetzer anliegende Eingangssignal über eine Gleichrichterschaltung an die Leuchtdiode des Optokopplers angelegt ist. Die der Antriebsgeschwindigkeit des Motors entsprechende Spannung kann durch die Verwendung der Gleichrichterschaltung sowohl im positiven als auch im negativen Bereich überwacht werden.

Ein besonders einfaches und wirkungsvolles Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die vom Komparator beaufschlagte Unterbrecherschaltung ein Relais umfaßt, wobei ein

Relaisschalter des Relais ein Öffnerschalter ist, der in der

Not-Stop-Schaltung in Reihe mit zumindest einem Not-Stop-Schalter geschaltet ist.

Um bei der Verwendung der erfindungsge^v::äßen Schaltungsanordnung anzuzeigen, daß aufgrund einer überhöhten Antriebsgeschwindigkeit des Motors abgeschaltet wurde, ist vorgesehen, daß das Relais einen zusätzlichen Schließerschalter umfaßt, der eine Anzeige-Leuchtdiode mit einer 12-Volt-Spannungsquelle verbindet.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung

ist vorgesehen, daß das Relais ein bistabiles Relais ist, dessen Rücksetzrelaisspule mittels eines Tastschalters erregbar ist. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines bistabilen Relais wird bewirkt, daß der in der Not-Stop-Schaltung angeordnete Öffnerschalter des bistabilen Relais so lange geöffnet bleibt, bis das Relais mittels des Tastschalters zurückgesetzt wurde. Hierdurch wird es einem Benutzer ermöglicht, in Ruhe den Grund für die überhöhte Antriebsgeschwindigkeit des überwachten Motors zu ermitteln. .- -■- --■-■ - -—

Um eine Betätigung des Motors zu verhindern, wenn die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nicht mit der nötigen Versorgungsspannung beaufschlagt ist, ist vorgesehen, daß ein an die den Komparator und die Unterbrecherschaltung beaufschlagende Versorgungsspannungsquelle angeschlossen« Relais vorgesehen ist, dessen Schließerschalter in Reihe mit zumindest einem Not-Stop-Schalter geschaltet ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird dadurch geschaffen, daß parallel zum Relais eine Anzeige-Leuchtdiode geschaltet ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß bei mehreren gleichzeitig zu überwachenden Motoren für jeden Motor ein Signalumsetzer vorgesehen ist, der jeweils einen nachgeschalteten Komparator beaufschlagt, und daß das Ausgangssignal der Komparatoren "über je eine Diode an das die gemeinsame Unterbrecherschaltung bildende Relais gelegt ist. Durch die getrennte Überwachung der einzelnen Motoren'wird es ermöglicht, daß auch verschiedene Motorensysteme gleichzeitig überwacht werden können., wo bei vorteilhafterweise·, alle Motoren durch die Not-Stop-Schaltung ' abgeschaltet werden, wenn einer der Motoren eine überhöhte Antriebsgeschwindigkeit aufweist.

Um Fehlfunktionen des Relais zu verhindern, ist vorgesehen, daß die Dioden eine Oder-Verknüpfung für die das Relais beaufschlagende Ausgangsignale der Komparatoren bilden.

Um bei der Überwachung von mehreren Motoren feststellen zu können, welcher Motor mit einer überhöhten Antriebsgeschwindigkeit betrieben wurde, ist vorgesehen, daß an jedem Ausgang der Komparatoren eine parallel zum Relais geschaltete Anzeige-Leuchtdiode vorgesehen ist.

Da es oft erforderlich ist, je nach den Gegebenheiten beim Einstellbetrieb die einzelnen Motoren mit unterschiedlichen Geschw-in-

digkeiten laufen zu lassen, ist vorgesehen, daß die Potentiometer der den verschiedenen Motoren zugeordneten Signalumsetzer"individuell einstellbar sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dadurch geschaffen, daß für jeden Motor eine zweite aus Signalumsetzer, Komparator und Unterbrecherschaltung bestehende Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung vorgesehen ist, die mit der ersten Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung identisch ist. Hierdurch wird die an sich schon äußerst zuverlässige und sehr sichere Schaltungsanordnung zur Geschwindigkeitsüberwachung noch weiter verbessert, wodurch die Sicherheit der Bedienungspersonen und der Schutz der Werkzeuge und Antriebe vor Zerstörung weiter erhöht wird.

Um die Bedienung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung weiter zu vereinfachen und die Fehlersuche nach einem durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bewirkten Not-Stop zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß beide Unterbrecherschaltungen durch bistabile' Relais gebildet sind, deren Rücksetzrelaisspulen zueinander parallel sind und gleichzeitig mittels des Tastschalters erregbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeich- · nung näher beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Geschwindig-

.._ ..... keitsüberwachungsschaltung in Verbindung mit einer ...

Versorgungsschaltung für einen zu überwachenden Motor,

Fig. 2 " ein mehr ins Einzelne gehendes schematisches Schaltbild des Signalumsetzers mit daran angeschlossenem Komparator und der Unterbrecherschaltung aus dem Blockschaltbild nach Fig. 1,

Fig. 3 ein mehr ins Einzelne gehendes schematisches Schaltbild der itat-Stop-Schaltung nach Fig. 1 mit parallel liegender Totmann-Schaltung,

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführung des Schalters 1 der Spannungsversorgungsschaltung nach Fig. 1,und

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 zur gleichzeitigen Überwachung dreier Motoren mit jeweils zwei Überwachungsschaltungen .

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine 220-Volt-Wechselspannungsquelle, die über einen Schalter 1 mit der Eingangsseite eines Transformators 2 verbunden ist, dessen Ausgangsseite an einen Leistungsverstärker 3 angelegt ist, der von einer nicht dargestellten Steuerschaltung beaufschlagbar ist und dessen Leistungsausgang mit einem Motor 9 verbunden ist. Am Leistungsausgang des Leistungsverstärkers 3 wird ein der vom Motor 9 bewirkten Antriebsgeschwindigkeit entsprechendes Signal abgegriffen und dem Signaleingang 11 eines Signalumsetzers 4 zugeführt, der ein Spannungssignal erzeugt, das über den Signalausgang 22 an den Signaleingang 23 eines Komparators 19 gelegt ist, um mit einer Referenzspannung verglichen zu werden, die von einer 12-Volt-Spannungsquelle über einen "Spannungsteiler 30 an den "zweiten Eingang 28 des Komparators~19 angelegt ist. Der Ausgang 31 des Komparators 19 ist an eine Unterbrecherschaltung 5. angeschlossen, die ein Ausschaltsignal an eine den Schalter 1 beaufschlagende Not-Stop-Schaltung 6 dann abgibt, wenn das vom Signalumsetzer 4 an den Komparator 19 gelieferte Spannungssignal die am Komparator 19 anliegende Referenzspannung übersteigt. Die Not-Stop-Schaltung 6 weist einen handbetätigten Schalter 53 auf, mit dem ebenfalls ein Ausschaltsignal bewirkt werden kann.

Die.-A-rbeitsweise der in Fig. 1 beschriebenen Schaltung ist wie - folgt: . '

Im Normalbetrieb wird vom Leistungsausgang des Leistungsverstärkers 3 ein Signal an den Motor 9 angelegt, das bewirkt, daß der Motor mit einer einer vorgegebenen Antriebsgeschwindigkeit entsprechenden Drehzahl betrieben wird.

Übersteigt das vom Signalumsetzer 4 gebildete positive Ausgangssignal die Referenzspannung am Komparator 19, so liefert der Komparator 19 über die Unterbrecherschaltung 5 ein Abschaltsignal an die Not-Stop-Schaltung 6, die daraufhin den Schalter 1 öffnet, so daß der Motor 9 durch eine Unterbrechung der Zuführung der Versorgungsspannung zum Leistungsverstärker 3 abgeschaltet wird.

Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung, mit der die Antriebsgeschwindigkeit von in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung betreibbaren Gleichspannungsmotoren kontrolliert werden kann. Im übrigen sind die in Fig. 1 nur als Blöcke veranschaulichten Schaltungsteile mehr im einzelnen dargestellt.

Der Signalumsetzer 4 besitzt eine Gleichrichterschaltung 10 an deren einen den Signaleingang 11 des Signal-Umsetzers 4 bildenden Eingang eine am dem zu überwachenden Motor 9 zugeordneten Leistungsverstärker 3 abgegriffene Spannung anliegt, die ein Maß für die vom Motor 9 bewirkte Antriebsgeschwindigkeit darstellt. Der andere Eingang 12 der Gleichrichterschaltung 10 ist auf Masse gelegt. Der positive Ausgang 13 ist über einen Widerstand 15 an'.die Anode einer Leuchtdiode 16 angeschlossen, deren Kathode'mit dem negativen Ausgang 14 der Gleichrichterschaltung 10 verbunden ist.

Die Leuchtdiode 16 bildet den Sender eines Optokopplers 17, dessen Empfänger ein Phototransistor 18 ist. Die Empfindlichkeit des Optokopplers 17 wird durch einen Widerstand 20 bestimmt, der die Basis des Phototransistors '18 mit Masse verbindet. ' . ."..--'.

Der positive Pol einer 12-Volt-Gleiehspannungsquelle ist über eine Sicherung 65 an den Kollektor des Phototransistors 18 angeschlossen, dessen Emitter über ein Potentiometer 21 mit Masse verbunden ist, so daß die Kollektor-Emitter-Strecke des Phototransistors 18 zusammen mit dem Potentiometer 21 einen Spannungsteiler bildet. Der einstellbare Mittelabgriff des Potentiometers 21 bildet den Mittelabgriff des Spannungsteilers und gleichzeitig den Signalausgang 22 des Signal-Umsetzers 4, der an den Signaleingang 23 des Komparators 19 angelegt ist. Das Potentiometer 21 ist so einzustellen, daß bei der maximal zulässigen Ansteuerspannung des überwachten Motors 9, die der maximal zulässigen Antriebsgeschwindigkeit entspricht, am Signalausgang 22 des Spannungsteilers und somit am Signaleingang 23 des Komparators 19 2,8 V anstehen.

Die äußere Beschaltung des Komparators 19, dessen Spannungsversorgung über die Anschlüsse 19a und 19d, erfolgt, umfaßt den zwischen den Anschluß 19b, der auf einer Spannung von 6 V liegt, und Masse angeordneten Spannungsteiler 30 mit drei festen Widerständen 24, 25, 26, wobei am Widerstand 25,' dessen Anschlußpunkt 27 mit dem Referenzeingang 28 des Komparators 19 verbunden ist, die Referenz- . spannung abgegriffen wird, und zwar derart, daß der Komparator 19 auf einen Auslösewert von 3 V eingestellt ist. Zwischen die Anschlüsse 19b und 19d, e ist ein als Spannungsteiler dienender Widerstand 29 geschaltet. Durch die Widerstände 24, 25, 26, 29 erfolgt eine Fenstereinstellung an den Anschlüssen 28 und 19c, wobei der Anschluß 19c mit der die Widerstände 25, 26 verbindenden Leitung in Verbindung steht. Der Anschluß 28 liegt auf der Referenzspannung von 3 V, der -Anschluß -1 9cauf 1 , 5 V." "Die "Anschlüsse 1 9d, "e~ dienen" normalerweise zur Einstellung der Hysterese, was aber vorliegend nicht erforderlich ist, so daß sie an Masse angelegt sind.

Der Ausgang 31 des Komparators 19 ist über einen zu einem Relais gehörenden, zusätzlichen in Fig. 1 nicht dargestellten Schließerschalter 32' an die mit dem Eingang der Unterbrecherschaltung 5 verbundene Kathode einer Diode 33 angeschlossen, deren Anode über eine .erste Relaisspule 34a eines bistabilen Relais 34, das einen Öffnerschalter 34' (s. Fig. 3) und einen Schließerschalter 34'' aufweist, und über die Sicherung 65 mit dem positiven Pol der 12 Spannungsquelle verbunden ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Verbindung zwischen der Unterbrecherschaltung 5 und der Not-Stop-Schaltung 6 wird von der Wirkverbindung zwischen der in der Unterbrecherschaltung 5 angeordneten Relaisspule 34aund dem zugeordneten in der Not-Stop-Schaltung 6 vorgesehenen Öffnerschalter 34' bewirkt.

Der Öffnerschalter 34' liegt nach der die Not-Stop-Schaltung 6 im einzelnen darstellenden Fig. 3 in Reihe mit Not-Stop-Schaltern 53,55 und einer Unterbrecherschaltung 54 in der Versorgungsspannungszuleitung von Not-Stop-Relaisspulen 51,52, um die Versorgungszuleitung unterbrechen zu können, wenn die erste Relaisspule 34a erregt wird.

Der Schließerschalter 34" ist nach Fig. 2 zwischen den positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle und einen Vorwiderstand 35 einer an Masse liegenden Anzeige-Leuchtdiode 36 geschaltet, um die Anzeige-Leuchtdiode 36 mit dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle zu verbinden, wenn die erste Relaisspule 34a erregt ist.

Die den Schließerschalter 32' beaufschlagende Relaisspule 32, parallel zu der eine in Sperrichtung betriebene Diode 44 liegt, ist einerseits mit Masse und andererseits über einen Schalter mit dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle verbindbar.

Parallel zu der Diode 33 und der ersten Relaisspule 34a des bistabilen Relais 34 ist eine weitere Anzeige-Leuchtdiode 32 mit ·"

einem zugeordneten Vorwider stand 38 angeordnet, um den Erregungs,-

zustand der Relaisspule 34a anzuzeigen. — - —

Eine zweite Relaisspule 34b zum Rücksetzen des bistabilen Relais 34 ist zwischen Masse und dem einen Kontakt eines Tastschalters 39 geschaltet, dessen anderer Kontakt an den positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle angelegt ist. Parallel zur Relaisspule 34b ist eine ebenfalls in Sperrichtung betriebene Diode 40 geschaltet.

Zwischen dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle und Masse liegt ferner eine Relaisspule 41 mit einer parallel dazu in Sperrichtung geschalte-

ten Diode 42. Die Relaisspule 41 beaufschlagt einen Schließerschal-

ter 41^f, der nach Fig. 3 mit dem ersten öffnerschaiter 34' und den Not-Stop-Schaltern 53, 55 in Reihe liegt.

Um die Betriebsbereitschaft der Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung ständig kontrollieren zu können, ist eine Leuchtdiode 46 mit zugeordnetem Vorwiderstand 47 zwischen den posi-'tiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle und Masse geschaltet;

Wie oben bereits erwähnt, zeigt Fig. 3 die Not-Stop-Schaltung mit den zwei zueinander parallel geschalteten, an Masse liegenden Relaisspulen 51,52, die über den ersten von Hand betätigbaren Not-Stop-Schalter 53, den Schließerschalter 41', einen Öffnerschalter 43", den Öffnerschalter 34', die ünterbrecherschaitung 54 und den zweiten von Hand betätigbaren Not-Stop-Schalter 55 mit dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle verbunden sind. Parallel zu den beiden Relaisspulen 51,52 ist eine in Sperrichtung betriebene Diode 56 und ein Kondensator 57 geschaltet.

Zu den drei Relaisschaltern 34', 43' und 41' sind zwei weitere, in Reihe geschaltete Schließerschalter 58', 59' parallelgeschaltet, die von zwei zugeordneten, parallel zueinander liegenden Relaisspulen 58, 59 beaufschlagt werden, um die drei von der Geschwindigkeit süberwachungs schaltung beaufschlagten Relaisschalter 34', 43' und 41" überbrücken zu können. Die beiden an Masse liegenden Relaisspulen 58, 59, parallel zu denen wiederum eine in .Sperrichtung betriebene_Diode _60,_und ein Kondensator 61 geschal--— tet sind, sind über einen als Totmann-Taster 62 dienenden, nicht in der Schließstellung einrastenden Tastschalter mit parallel liegendem Kondensator 63 an den Verbindungspunkt 64 zwischen der ünterbrecherschaitung 54 und dem zweiten Not-Stop-Schalter 55 angeschlossen.

Fig. 4 zeigt zwei in Reihe geschaltete.Schließerschalter 51',52', die den in Fig. 1 dargestellten Schalter 1 bilden, und die von den Relaisspulen 51,52 der in Fig. 3 gezeigten Not-Stop-Schaltung beaufschlagt werden.

Fig. 5 gibt einen schematischen Schaltplan einer Geschwindiget

keitsüberwachungsschaltung analog Fig. 2 zur gleichzeitigen Überwachung von drei Motoren 9,9',9" wieder, wobei jeder Motor 9,9',9" von zwei Geschwindigkeitsüberwachungsschaltungen kontrolliert ist.

Die jeweilige zwischen dem die Motoren 9,9',9" beaufschlagenden Leistungsverstärker 3 und den Motoren 9,9',9" abgegriffene, der Antriebsgeschwindigkeit entsprechende Spannung wird an einen ersten und einen zweiten Signalumsetzer 4,4',4" bzw. 104, 104',104" angelegt, dar jeweils eine Gleichrichterschaltung 10, 1ο¹,10" bzw. 110, 110', 110" und den jeweils daran angeschlossenen Optokoppler 17,17',17" bzw. 117,117',117" umfaßt und der ein entsprechendes Ausgangssignal an den jeweiligen zugehörigen Komparator 19,19',19" bzw. 119,119',119" liefert.

Die Ausgangssignale der drei den ersten Signalumsetzern 4,4',4" nachgeschalteten Komparatoren 19,19',19" sind weiter über je einen Schließerschalter 32',48',49' und daran angeschlossene, zur Unterbrecherschaltung 5 gehörende Dioden 33,33',33", die eine Oder-Verknüpfung der Signal-Ausgänge 31 der Komparatoren 19,19',19" bewirken, an die Relaisspule 34a angeschlossen, die über die Sicherung 65 mit dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle verbunden ist.

In gleicher Weise werden die Ausgangssignale der den zweiten Signalumsetzern 104,104',104" nachgeschalteten Komparatoren 119,119',119" über je einen Schließerschalter 132', 148', 149' und ebenfalls eine Oder-Verknüpfung bewirkende Dioden 133, 133',133" an eine Relaisspule 43a eines zweiten bistabilen Relais..43 geführt, die wie die Relaisspule 34a über die Sicherung 19 an dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsqüelle anliegt. Die Dioden 133,133',133" bilden gemeinsam mit der Relaisspule 43a und einer Rücksetzspule 43b eine Unterbrecherschaltung" 105.

Die Relaisspule 43a des bistabilen Relais 43, das wie das bistabile Relais 3 4 aufgebaut ist, beaufschlagt den öffnerschal-

ter 43', der nach Fig. 3 in Reihe mit dem öffnerscha-lter 34' liegt, und einen Schließerschalter 43", der wie der Schließerschalter 34" eine an Masse liegende/ mit einem Vorwiderstand 135 in Reihe geschaltete Anzeige-Leuchtdiode 136 mit dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle verbindet. Zum Rücksetzen des bistabilen Relais 43 ist die Rücksetz-Spule 43b vorgesehen, die parallel zur Rücksetz-Spule 34b liegt und gemeinsam mit dieser durch Schließen des Tastschalters 39 erregbar ist.

Die an den Ausgang der Komparatoren ΙΟ,Ιο',ΙΟ", 110, 110',11O" angeschlossenen Schließerschalter 32', 48', 49', 132', 148', 149' werden von Relaisspulen 32, 48, 49, 132, 148, 149 beaufschlagt, die alle zueinander so parallel geschaltet sind, daß ihr einer Anschluß an Masse liegt, während ihr anderer Anschluß über den Schalter 45 mit dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle verbindbar ist. Bei geschlossenem Schalter 45 sind daher alle Relaisspulen 32, 48, 49, 132, 148, 149 erregt, so daß die zugehörigen Schließerschalter 32', 48', 49', 132', 1^8', 149' geschlossen sind, wodurch die Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung einsatzbereit ist.

An jeden Schließerschalter 32',48',49' ,132 ' , 148',149' ist über einen Vorwiderstand 38, 38', 38", 138, 138', 138" je eine Anzeige-Leuchtdiode 37,37',37", 137, 137', 137" angeschlossen, die jeweils über die Sicherung 65 an dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle anliegt, um anzuzeigen, welcher der Motoren 9 eine zu hohe Antriebsgeschwindigkeit und daher eine zu hohe Spannung abgegeben hat, die das Abschalten durch die Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung bewirkte. * ■

Die Arbeitsweise der anhand der Fig. 2 bis 4 beschriebenen Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung ist wie folgt:

Um den Motor 9 zu betreiben, muß.zuerst ein nicht dargestellter Hauptschalter geschlossen werden, so daß der Leistungsverstärker 3, die nicht dargestellte, den Leistungsverstärker 3

erregende Steuerschaltung, die Not-Stop-Schaltung 6 und die

Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung mit ihrer jeweiligen Betriebsspannung versorgt werden.

Sobald die Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung an den positiven Pol der 12-Völt-Spannungsquelle angeschlossen ist, fließt über den Vorwiderstand 47 und die Anzeige-Leuchtdiode 46 ein Strom, so daß die Anzeige-Leuchtdiode 46 die Spannungsversorgung der Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand des Motors 9 ständig anzeigt. Gleichzeitig fließt durch die Relaisspule 41 ein Erregerstrom, so daß der von der Relaisspule 41 beaufschlagte Schließerschalter 41' geschlossen wird. Jetzt sind alle zwischen dem positiven Pol der 12-Volt-Spannungsquelle und den Not-Stop-Relaisspulen 51,52 liegenden Schalter 34',41',43',53,54,55 geschlossen, so daß ein Erregerstrom durch die Not-Stop-Relaisspulen 51,52 fließt, die daraufhin die Schließerschalter 51',52' des Schalters 1 schließen. Der Leistungsverstärker 3 liegt nun über dem Transformator 2 an der 220-Volt-Wechselspannungsquelle an. Der Motor 9 ist somit betriebsbereit.

V.

Soll beispielsweise im Einrichtbetrieb die Antriebsgeschwindigkeit des Motors 9 überwacht werden, so muß noch der Schalter 45 geschlossen werden, so daß durch die Relaisspule 32 ein Erregerstrom fließt und der zugeordnete Schließerschalter 32' geschlossen wird, um so das bistabile Relais 34 mit dem Ausgang 31 des Komparators 19 zu verbinden. Jetzt ist auch die Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung betriebsbereit.

Während des Betriebs des Motors 9 wird ständig ein der Antriebs-

~geschwindigkeit entsprechendes Signal"am Leistungsverstärker "3

abgegriffen und der Gleichrichterschaltung 10 zugeführt, die die anliegende Spannung unabhängig von deren Polarität an die Leuchtdiode 16 des Optokopplers 17 weiterleitet. Die Leuchtdiode 16 erzeugt einen dem Betrag der Antriebsgeschwindigkeit proportionalen Lichtstrom, der den Ohm¹sehen Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Phototransistors 18 des Optokopplers 17 steuert, wodurch am Mittelabgriff des Spannungsteilers 18, 21, d.h. am Signalausgang 22 des Signalumsetzers 4 ein positives Spannungssignal ansteht, das dem Betrag der Antriebsgeschwindigkeit des Mo- tors 9 entspricht. ' ~

übersteigt die Antriebsgeschwindigkeit des Motors 9, dessen Geschwindigkeitsüberwachung unabhängig von der Ablaufsteuerung durch die den Leistungsverstärker 3 erregende Steuerschaltung erfolgt, einen vorgegebenen Wert, so wird auch die am Spannungsteiler 18, 21 abgegriffene und am Signaleingang Z$ des Komparators 19 liegende Spannung größer als die am Komparator 19 anliegende Referenzspannung, so daß der Komparator 19 ein Ausgangssignal abgibt, indem sein Signalausgang 31 auf Masse gelegt wird.

Daraufhin kann durch die Relaisspule 34a des bistabilen Relais 34 ein Erregerstrom fließen,wodurch der Öffnerschalter 34' - in Fig. 3 - geöffnet wird und so den Erregerstrom durch die Not-Stop-Relaisspulen 51, 52 unterbricht. Die Entregung der Not-Stop-Relaisspulen 51, 52 bewirkt daraufhin ein öffnen der zugeordneten Schließerschaler 51', 5^ des Schalters 1, so daß die Spannungsversorgung des Leistungsverstärkers 3 unterbrochen ist und daher auch der Motor 9 abgeschaltet ist.

Gleichzeitig mit dem öffnen des Öffnerschalters 34' durch die erregte Relaisspule 34a wird der ebenfalls von der Relaisspule 34a beaufschlagte Schließerschalter 34" geschlossen, so daß durch die Anzeige-Leuchtdiode 36 ein Strom fließt, um anzuzeigen, daß der Motor 9 durch die Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung abgeschaltet wurde. ■

Durch die parallel zur Relaisspule 34a liegende Anzeige-Leuchtdiode -37~ fließt ebenfalls ein"Strom, so daß aüch~die Anzeigen-Leuchtdiode 37 aufleuchtet.

Soll der Motor wieder in Betrieb genommen werden, so braucht nur der Tastschalter 39 betätigt zu werden, wodurch die Rüeksetz-Relaispule 34b erregt wird, um die gesetzte Relaisspule 34a rückzusetzen. Der Öffnerschalter 34' wird daraufhin wieder geschlossen und der Schließerschalter 34" wieder geöffnet.

Wie beim Einschalten werden dann die Not-Stop-Relaisspulen 51, 52 wieder erregt und schließen die Schließerschalter 51', 51" des Schalters 1, so daß die Spannungsversorgung, zum Leistungsverstärker 3 wieder hergestellt ist.

Um auch bei eingeschalteter Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung auf Wunsch höhere Antriebsgeschwindigkeiten des Motors 9 zu ermöglichen, ist ein Totmann-Taster 62 vorgesehen, der im betätigten, d.h. geschlossenen Zustand zwei parallele Relaisspulen 58, mit einer 12-Volt-Spannungsquelle verbindet, so daß die Relaisspulen 58, 59 erregt werden, um die zugeordneten Schließerschalter 58',59'zu schließen. Die Schließerschalter 58¹, 59' liegen parallel zu den Öffnerschaltern 34', 43' und dem Schließerschalter 41 ', die von der Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung beaufschlagt werden.

Bei betätigtem Totmann-Taster 62 sind die von der Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung beaufschlagten Relaisschalter 34', 41', 43' überbrückt, so daß die Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung nicht in die Spannungsversorgung für den Motor 9 eingreifen'kann.

Unabhängig davon, ob die Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung ' mit dem Schalter 45 eingeschaltet ist oder nicht, kann der Motor' 9, bei nichtbetätigtem Totmann-Taster 62, nur betrieben werden, wenn an der Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung die Versorgungsspannung von +12-VoIt anliegt , -da nur in diesem Fall die den

Schließerschalter 41' beaufschlagende Relaisspule 41 erregt ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß der Motor 9 bei ausgefallener Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung nicht betätigt werden kann.

Die in Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung zur Geschwindigkeitsüberwachung, die im wesentlichen wie die Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung nach Fig. 2 funktioniert, überwacht gleichzeitig drei Motoren, wobei für jeden Motor zwei parallele Geschwindigkeitsüberwachungsschaltungen vorgesehen sind.

übersteigt beispielsweise die Antriebsgeschwindigkeit des ersten Motors 9 die eingestellte maximal zulässige Geschwindigkeit, so übersteigt das an den Ausgängen der Signalumsetzer 4-, 1CUf anstehende und an die Komparatoren 19, 119 geführte Spannungssignal die an den Komparatoren 19, 119 anliegende Referenzspannung, so daß die Signalausgänge der Komparatoren 19, 119 auf Masse gelegt werden. Durch die Relaisspulen 34a bzw. 43a kann dann ein Erregerstrom fließen, so daß die Öffnerschalter 34', 43' Öffnen und, wie oben beschrieben, den Erregerstrom zu den Not-Stop-Relaisspulen 51, 52 unterbrechen. Hierauf werden alle drei Motoren abgeschaltet.

Außerdem schließen die beiden Relaisspulen 34a und 43a die Schließerschalter 34" bzw. 43", so daß durch die Anzeige-Leuchtdioden 36 bzw. 136 ein Strom fließt und die Leuchtdioden. 36, anzeigen, daß die Motoren aufgrund einer zu hohen Antriebsgeschwindigkeit abgeschaltet wurden.

Gleichzeitig mit dem Erregerstrom durch die Relaisspulen 34a und 43a fließt auch durch die parallel zu den Relaisspulen 34a bzw. 43a geschalteten Anzeige - Leuchtdioden 37 bzw. 137 ein Strom um anzuzeigen, welcher Motor mit einer erhöhten Antriebsgeschwindigkeit betrieben wurde. . ,

Um die Öffnerschalter 34', 43' wieder zu schließen und somit die bistabilen Relais 34, 43 zurückzusetzen, braucht nur der -Tastschalter 39 betätigt zu werden, der einen Erregerstrom durch die zueinander parallel liegenden Rucksetz-Relaisspulen 34b bzw.~ 43b bewirkt. Nach dem Rücksetzen der bistabilen Relais 34, sind die Öffnerschalter 34' bzw. 43' wieder geschlossen, so daß durch die Not-Stop-Relaisspulen 51 und 52 wieder ein Erregerstrom fließt, so daß die Schließerschalter 51' bzw, 32.¹ des in der Versorgungsspannungszuleitung angeordneten Schalters 1 wieder geschlossen sind, so daß die Motoren wieder betrieben werden können.

Die Überwachung des Zweiten und des dritten Motors funktioniert in der gleichen Weise.

- 43-,

- Leerseite -

Claims (1)

17. September 1984 8163 - Rfd/kh

ADAM OPEL AKTIENGESELLSCHAFT
Bahnhofsplatz 1

Rüsselsheim

Schaltungsanordnung zur Geschwindigkeitsüberwachung für zumindest einen Motor

Patentansprüche:

1.) Schaltungsanordnung zur j5.eschwindigkeitsüberwachung für zumindest einen Motor 'mit einem'Komparator^ dessen einer Eingang mit einem der Antriebsgeschwindigkeit des Motors entsprechenden Signal beaufschlagt ist und dessen Ausgang an eine in die Leistungsversorgung des Motors eingreifende Schaltung angeschlossen ist, wobei die Versorgungsspannung für den Motor über einen von einer Not-Stop-Schaltung beaufschlagbaren Schalter an einen Leistungsverstärker geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalumsetzer (if) direkt an den den Motor (9) beaufschlagenden

Leistungsverstärker (3) angeschlossen ist und daß das,Aus-

gangssignal des Signalumsetzers (4) am Komparator (19) an-= liegt, der eine direkt in die Not-Stop-Schaltung (6) eingreifende TJnterbrecherschaltung (5) beaufschlagt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumsetzer (if) einen Spannungsteiler (18) umfaßt, dessen einer Widerstand in Abhängigkeit

vom am Signalumsetzer (k) anliegenden Eingangssignal änderbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand des Spannungsteilers (18, 21) durch ein einstellbares Potentiometer (21) gebildet ist.

k. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß das am Signalumsetzer (k) anliegende Eingangssignal über einen Optokoppler (1?) dem Spannungsteiler (18, 21) zugeführt ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch ^, dadurch g e k e η η - ■.. ■ zeichnet, daß der Empfänger des Optokopplers (17) ein Phototransistor (18) ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke den durch das am Signalumsetzer (Jf) anliegende Eingangssignal ■ änderbaren Widerstand des Spannungsteilers (18, 21) bildet.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1+ oder 5, dadurch g e kennzeichne t,daß das an Signalumsetzer (4) anliegende" Eingangssignal über eine Gleichrichterschaltung (10) an die Leuchtdiode (16) des Optokopplers (17) angelegt ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

—~-g-e k e η η ζ e-i c h η et,-daß die vom Komparator (19)- be —

"aufschlagte Unterbrecherschaltung (5) ein Relais (3k) umfaßt/

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Relaisschalter des Relais (34) ein Öffnerschalter (3V) ist, der in der Not-Stop-Schaltung (6) in Reihe "mit zumindest einem Not-Stop-Schalter (55) geschaltet ist.. ■ .

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e kennzeichnet, daß das Relais (3A-) einen zusätzlichen Schließerschalter (3V) umfaßt, der eine Anzeige-Leuchtdiode (36) mit einer 12-Volt-Spannungsquelle verbindet.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (34) ein bistabiles Relais ist, dessen Rucksetzrelaisspule (34b) mittels eines Tastschalters (39) erregbar ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein an die den Komparator (19) und die Unterbrecherschaltung (5) beaufschlagende Versorgungsspannungsquelle angeschlossenesRelais (41) vorgesehen ist, dessen Schließerschalter (41') in Reihe mit zumindest'einem Not-Stop-Schalter (55) geschaltet ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 bis 11, dadurch g e kennzeichnet, daß parallel zum Relais (34) eine Anzeige-Leuchtdiode (37) geschaltet ist.

13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren gleichzeitig zu überwachenden Motoren (9) für jeden Motor (9) ein Signalumsetzer (4,4',4¹O vorgesehen ist, der jeweils einen nachgeschal-

tetjm/Komparator;_(_L9,_19', J9j^) beaufschlagt, und daß _das „Aus-

.. - gangssignal der Komparatoren (19, 19', 19") über je eine Diode -

(33t 33^!> 33") an das'die gemeinsame Unterbrecherschaltung (5) bildende Relais (34) gelegt ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (33, 33', 33") eine Oder-Verknüpfung für die das Relais (34) beaufschlagehdenAusgangssigna-Ie der Komparatoren (19, 19', 19") bilden.

13· Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 und 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ausgang (31) der Komparatoren (19, 19'» 19") eine parallel zum Relais (34) geschaltete Anzeige-Leuchtdiode (37, 37', 37") vorgesehen ist.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometer (21) der den verschiedenen Motoren (9) zugeordneten Signalumsetzer (4,4* ,V individuell einstellbar sind.

17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Motor (9) eine zweite aus Signalumsetzer (1OZf, 10V, 104"), Komparator (119, 119', 119") und Unterbrecherschaltung (105) bestehende Geschwindigkeitsüberwachungsschaltung vorgesehen ist, die mit der ersten Geschwindigke.itsüberwachungsschaltung identisch ist.

18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß beide ünterbrecherschaltungen (5,1O5) durch bistabile Relais (34, 43) gebildet sind, deren Rucksetzrelaisspulen (34b,· 43b) zueinander parallel sind und gleichzeitig

. mittels des Tastschalters (39) erregbar sind.