DE3743076A1 - Ueberwachungssystem fuer maschinenantriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für mit einer Folge von Stromimpulsen betriebene und über eine zeitliche Impulsbreite elektronisch geregelte Maschinenantriebe, insbesondere zur Werkzeugüberwachung bei Werkzeugmaschinen mit einer Meßeinrichtung zum Erfassen von dem Antrieb entgegenwirkenden Kräften und mit einem Vergleichsglied zur Ermittlung von Überlastzuständen bezüglich vorgegebener Maximalwerte, welches bei deren Überschreiten ein Ausgangssignal abgibt.

Aus dem Stand der Technik sind Überwachungssysteme für Maschinenantriebe bekannt, welche einen Überlastzustand dadurch registrieren, daß sie die Leistungsaufnahme messen und bei Überschreiten eines Soll-Wertes dieser Leistungsaufnahme das Ausgangssignal als Warnsignal oder zum Abschalten des Maschinenantriebs geben.

Diese Überwachungssysteme haben beim Auftreten eines Überlastzustandes eine Ansprechzeit in der Größenordnung von Sekunden, so daß diese dann, wenn eine schnelle Überwachung und Abschaltung bei Überlastzuständen gegeben sein soll, viel zu langsam reagieren. Insbesondere bei der Überwachung von spanabhebenden Maschinen, wie Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren etc., bei denen insbesondere kontrolliert werden soll, ob die Werkzeuge Verschleißzustände oder Brüche zeigen, sind die mit den vorstehenden Vorrichtungen ereichbaren Ansprechzeiten viel zu langsam. Aus diesem Grund werden bisher derartige schnelle Überwachungen von Überlastzuständen durch Torsionsmelder, beispielsweise zwischen der Spindel und dem Werkzeug, oder durch Druckmeßlager durchgeführt. Beide Möglichkeiten erfordern jedoch, daß die entsprechenden Meßeinrichtungen in die Maschine eingesetzt werden, was wiederum eine mechanische Anpassung der gesamten Maschine erfordert, so daß bereits vorhandene Maschinen mit einem derartigen Überwachungssystem entweder gar nicht oder nur mit einem großen Aufwand nachträglich ausgerüstet werden können.

Ferner kommt hinzu, daß die mechanisch arbeitenden Meßsysteme einen hohen Aufwand bei der Bearbeitung der Meßsignale erfordern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein reaktionsschnelles Überwachungssystem der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welches einfach aufgebaut und problemlos nachrüstbar ist sowie eine zuverlässige Überwachung von Überlastzuständen, insbesondere für mit den Maschinenantrieben angetriebene Werkzeuge, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßeinrichtung die Impulsbreite erfaßt und daß das Vergleichsglied die Impulsbreite mit einer vorgebbaren maximalen Impulsbreite vergleicht und bei Überschreiten der maximalen Impulsbreite das Ausgangssignal abgibt.

Insbesondere um in der nachfolgenden Schaltung die Impulse in einfacher Weise verarbeiten zu können und um zu erreichen, daß die Höhe der Impulse nicht von der am Motor anliegenden Spannung abhängig ist, ist vorgesehen, daß die Meßeinrichtung eine Impulsformerstufe aufweist. Diese gibt die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Überwachungssystem bei einer Vielzahl von Motoren einzusetzen, ohne daß diese mit definierten Spannungen arbeiten müssen.

Bei dem bislang beschriebenen Überwachungssystem wurde offengelassen, wie die Impulsbreite erfaßt wird. Hierzu hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Meßeinrichtung einen Impulsbreitenanalysator umfaßt, welcher auf die unterschiedlichste Weise aufgebaut werden kann.

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß der Impulsbreitenanalysator einen mit einer höheren Frequenz als die Folgefrequenz der Stromimpulse arbeitenden Oszillator aufweist und als Impulsbreitensignal über eine Torschaltung die während einer Impulsbreite von dem Oszillator generierten Impulse als Maß für die Impulsbreite erzeugt.

Um eine ausreichend gute Auflösung der Impulsbreite bei diesem Aufbau des erfindungsgemäßen Überwachungssystems zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Folgefrequenz des Oszillators mindestens um einen Faktor 10 größer ist als diejenige der Stromimpulse. Noch vorteilhafter ist es, wenn die Folgefrequenz des Oszillators mindestens um einen Faktor 100 größer ist als die Folgefrequenz der Stromimpulse. Es läßt sich aber auch ein besonders geeigneter Aufbau realisieren, bei welchem die Folgefrequenz der Stromimpulse um mindestens einen Faktor 500 größer ist als diejenige der Stromimpulse.

Zum Auswerten dieses Impulsbreitensignals des Impulsbreitenanalysators sind mehrere Möglichkeiten denkbar. Inbesondere dann, wenn dieses bereits eine Vielzahl während der jeweiligen Impulsbreite auftretender Einzelpulse aufweist, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Lösung bevorzugt, bei welcher das Vergleichsglied einen die Pulse des Pulsbreitensignals erfassenden Zähler aufweist, welcher die jeweils in eine Impulsbreite der Stromimpulse fallenden Einzelpulse des Oszillators zählt.

Die Werte des Zählers lassen sich dann besonders einfach und vorteilhaft weiterverarbeiten, wenn das Vergleichsglied einen Prozessor umfaßt, welcher den Zähler ausliest und mit einem in einem Maximalwertspeicher abgelegten Maximalwert vergleicht und gegebenenfalls das Ausgangssignal auslöst. Diese Lösung hat den Vorteil, daß sie die Tatsache, daß die Impulsbreite als solche durch den Zähler bereits in einem digitalen Wort festgehalten ist, konsequent ausnützt und diese digitale Angabe der Impulsbreite dann mit einem in dem Maximalwertspeicher abgespeicherten digitalen Maximalwert in einfacher Weise vergleicht.

Um zusätzlich noch die Last des Motors während Leerlaufzuständen zu erfassen und die Möglichkeit zu haben, in dem Maximalwertspeicher lediglich die entsprechenden Maximalwerte ohne Berücksichtigung der Leerlaufwerte ablegen zu können, ist vorgesehen, daß das Vergleichsglied beim Vergleich mit dem im Zähler abgespeicherten Wert einen im Leerlaufspeicher abgelegten Leerlaufwert von dem Wert im Zähler subtrahiert.

Besonders zweckmäßig hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Überwachungssystem erwiesen, bei welchem im Maximalwertspeicher zu unterschiedlichen Arbeitsvorgängen unterschiedliche Maximalwerte gespeichert sind und bei welchem über ein extern betätigbares Stellglied der jeweilige Maximalwert auswählbar ist. Ein derartiges Ausführungsbeispiel kommt insbesondere bei Werkzeugmaschinen zum Einsatz, wobei unter unterschiedlichen Arbeitsvorgängen beispielsweise die Verwendung unterschiedlicher Werkzeuge zu verstehen ist, so daß entsprechend der Zahl der bei einer Werkzeugmaschine eingesetzten Werkzeuge unterschiedliche Maximalwerte in dem Maximalwertspeicher abgelegt sind und der Prozessor über das äußere Stellglied, welches beispielsweise manuell betätigbar oder über ein Werkzeugidentifikationssystem gesetzt sein kann, erkennt, welches Werkzeug im Einsatz ist, entsprechend diesem Werkzeug den jeweiligen Maximalwert aus dem Maximalwertspeicher ausliest und für den Vergleich mit den vom Zähler erfaßten Wert der Impulsbreite heranzieht.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überwachungssystems ist es zweckmäßig, wenn in dem Maximalwertspeicher eine Hüllkurve von Maximalwerten eines Arbeitsprofils in Abhängigkeit einer Zustandsvariablen abgespeichert ist und wenn über ein Stellglied der der jeweiligen Zustandsvariablen entsprechende Maximalwert der Hüllkurve auswählbar ist. Ein derartiges Überwachungssystem kommt ebenfalls insbesondere bei Werkzeugmaschinen in Betracht, bei welchen auf ein und dasselbe Werkzeug beispielsweise in Abhängigkeit von der Arbeitszeit als Zustandsvariable unterschiedliche Kräfte wirken, so daß das Arbeitsprofil angibt, zu welcher Zeit welche Maximalwerte auftreten dürfen. Die Hüllkurve kann dabei so eingespeichert werden, daß zwischen ausgewählten Stützstellen durch Interpolation ein Mittelwert errechnet wird oder so, daß zu jeder Zustandsvariablen der entsprechende Maximalwert abgelegt ist.

Eine im Konzept sehr einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß das Vergleichsglied einen durch die Impulse triggerbaren, einstellbaren Zeitgeber umfaßt und über ein Koinzidenzglied die Zeitgeberpulse mit den Impulsen vergleicht sowie gegebenenfalls das Ausgangssignal auslöst.

Der Zeitgeber kann dabei beliebig ausgebildet sein. Besonders einfach ist der Zeitgeber dann realisierbar, wenn dieser ein Referenzimpulsgeber mit einstellbarer Zeitverzögerung ist, so daß über die Zeitverzögerung der Maximalwert der Impulsbreite einstellbar ist, bei welcher das erfindungsgemäße Überwachungssystem anspricht. Dieser Referenzimpulsgeber kann seinerseits im einfachsten Fall eine monostabile Kippschaltung sein oder ein triggerbarer Zeitschalter zur Erzeugung von Einzelpulsen.

Bezüglich des Koinzidenzglieds hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn dieses ein statisch getaktetes D-Flip-Flop ist, da in diesem Fall die Möglichkeit besteht, im Rahmen einer digitalen Schaltung Koinzidenzen von High- oder von Low-Zuständen zu ermitteln.

Auch bei der vereinfachten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überwachungssystems ist es im Rahmen eines Ausführungsbeispiels denkbar, daß der Zeitgeber über ein Stellglied auf unterschiedlichen Arbeitsvorgängen entsprechende Maximalwerte einstellbar ist, so daß beispielsweise zu jedem in einer Werkzeugmaschine eingesetzten Werkzeug am Stellglied eine unterschiedliche Zeitkonstante des Zeitgebers eingestellt werden kann.

Ferner ist bei einer weiteren Version des erfindungsgemäßen Überwachungssystems vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Zeitgeber über ein Stellglied entsprechend den Maximalwerten eines von der Zustandsvariablen abhängigen Arbeitsprofils auf den der jeweiligen Zustandsvariablen entsprechenden Maximalwert einstellbar ist. Beispielsweise würde dann, wenn es sich bei der Zustandsvariablen um die Bearbeitungszeit handelt, abhängig von der Bearbeitungszeit an dem Stellglied jeweils der dieser Bearbeitungszeit entsprechende Maximalwert eingestellt.

Bei allen vorstehend beschriebenen Überwachungssystemen ist es, um ein übermäßig schnelles und teilweise unnötiges Ansprechen des Überwachungssystems zu vermeiden, nützlich, wenn das Vergleichsglied erst bei Überschreiten der maximalen Impulsbreite um einen vorgebbaren Schwellwert das Ausgangssignal abgibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 ein Funktionsdiagramm dieses ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Einsatzes des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels und

Fig. 5 ein Funktionsdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems, dargestellt in Fig. 1, findet zur Überwachung eines Gleichstrommotors M Anwendung.

Dieser Gleichstrommotor M wird durch eine übliche H-Schaltung oder Brückenschaltung von insgesamt vier Transistoren T₁ bis T₄ betrieben, wobei jeweils die Transistoren T₁ und T₂ sowie die Transistoren T₃ und T₄ hintereinander geschaltet sind und zwischen einer Speisespannung S und der Masse O liegen. Die Leitungen Z₁ und Z₂ des Motors M führen jeweils zu einem Mittelabgriff zwischen den Transistoren T₁ und T₂ bzw. T₃ und T₄. Zum Betrieb des Motors M werden die jeweils diagonal einander gegenüberliegenden Transistoren T₁ und T₄ oder T₂ und T₃ durchgeschaltet. Hierzu ist die Basis jedes der Transistoren T₁ bis T₄ mit Steueranschlüssen S₁ bis S₄ einer als Ganzes mit 10 bezeichneten Antriebssteuerung verbunden.

Die Bestromung des Motors M erfolgt durch die Antriebssteuerung 10, jedoch nicht im Wege einer konstanten Bestromung, sondern der Motor M wird im Chopperbetrieb betrieben, das heißt, die Transistoren werden gepulst durchgeschaltet, so daß der Motor M im Betrieb Stromimpulse SP erhält, deren Pulsfolgefrequenz in der Regel konstant ist, während eine Regelung des Motors M auf konstante Drehzahl unabhängig von der Last dieses Motors M dadurch erfolgt, daß eine Impulsbreite B von Impuls zu Impuls variiert wird. Hierzu kann beispielsweise die Drehzahl des Motors über einen Tachogenerator gemessen werden, es sind aber auch andere Möglichkeiten der Messung der Drehzahl zur Regelung des Motors M denkbar.

Ein zeitlicher Ausschnitt der Stromimpulse SP mit konstanter Folgefrequenz, jedoch variierender Impulsbreite B ist in Fig. 2 dargestellt.

An einen derartigen im Chopperbetrieb laufenden Motor M ist das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überwachungssystems, insgesamt mit 12 bezeichnet, angeschlossen. Dieses umfaßt eingangsseitig eine Meßeinrichtung 15, welche eine Impulsformerstufe 14 mit einer sich daran anschließenden die Impulsbreite B erfassenden Digitalisierstufe 16 aufweist, wobei die Meßeinrichtung 15 ihrerseits mit einem als Ganzes mit 18 bezeichneten Vergleichsglied zusammenarbeitet, welch letzteres das Ausgangssignal A abgibt.

Die Impulsformerstufe 14 umfaßt zwei zu einem OR-Glied zusammengefaßte Dioden D₁ und D₂, wobei die Diode D₁ mit der Zuleitung Z₁ des Motors M und die Diode D₂ mit der Zuleitung Z₂ des Motors M verbunden sind und andererseits beide zu einem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers OP führen, der seinerseits mit seinem invertierenden Eingang auf Masse liegt. Die Impulsformung durch den Operationsverstärker OP erfolgt dadurch, daß bei Auftreten positiver Stromimpulse in der Zuleitung Z₁ die Diode D₁ in Durchlaßrichtung betrieben ist oder bei einem positiven Stromimpuls in der Zuleitung Z₂ die Diode 2, wobei in beiden Fällen der Operationsverstärker OP unabhängig von der am Motor M anliegenden Spannung eine Impulsfolge C an seinem Ausgang zur weiteren Verarbeitung in der Meßeinrichtung 16 zur Verfügung stellt. Die Impulsfolge C ist hinsichtlich ihrer Spannung normiert und entspricht hinsichtlich ihrer Impulsbreite B der Impulsbreite der Stromimpulse SP.

Die Digitalisierstufe 16 umfaßt ein Torglied T, bei welchem es sich im einfachsten Fall um ein Und-Gatter handelt. Ein Eingang dieses Torgliedes steht mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OP in Verbindung, so daß an diesem die Impulsfolge C anliegt. Ein anderer Eingang dieses Torgliedes T steht mit einem Oszillator OZ in Verbindung, welcher seinerseits eine Pulsfolge P abgibt, die eine wesentlich höhere Pulsfolgefrequenz aufweist als diejenige der Stromimpulse SP. Beispielsweise wird zum Betrieb des Motors M eine Chopperfrequenz im Bereich von 8 bis 18 kHz gewählt, während die Frequenz des Oszillators OZ ungefähr 10 MHz beträgt.

Das Torglied T stellt seinerseits eine Und-Verknüpfung zwischen der Impulsfolge C und der Pulsfolge P dar, welche, wie in Fig. 2 dargestellt, am Ausgang des Torglieds T zu einem Impulsbreitensignal IB führt, welches jeweils für die Dauer einer Impulsbreite B eines Stromimpulses eine Vielzahl mit der Frequenz des Oszillators OZ aufeinanderfolgender Pulse P aufweist. Dieses Impulsbreitensignal IB wird von dem Torglied T auf einen Zähler Z übertragen, welcher jeweils die während einer Impulsbreite B ankommenden Pulse P zählt und als Binärwert abfragbar zur Verfügung stellt.

Dieser Wert wird durch das Vergleichsglied 18, welches einen Prozessor PZ umfaßt, beispielsweise parallel abgefragt. Mit diesem Prozessor PZ ist außerdem noch ein Maximalwertspeicher MS sowie ein Leerlaufspeicher LS verbunden. Der Prozessor PZ fragt jede Zahl der während einer Impulsbreite B im Zähler Z gezählten Pulse P ab und vergleicht diesen Wert mit dem im Maximalwertspeicher MS als maximale Pulszahl P abgelegten Wert. Übersteigt nun die im Zähler Z gezählte Zahl von Pulsen P während einer Impulsbreite B die im Maximalwertspeicher MS abgelegte Maximalzahl, so gibt der Prozessor PZ sein Ausgangssignal A ab.

Um gleichzeitig mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem auch noch einen Leerlaufzustand des Motors M, das heißt ohne Last, erfassen zu können, ist der Leerlaufwertspeicher LS vorgesehen, welcher einen Leerlaufwert zu dem jeweils abgespeicherten Maximalwert hinzuaddiert, so daß der Maximalwert jeweils nur den spezifischen Lastzustand erfaßt.

Ferner sind in dem Maximalwertspeicher MS mehrere, beispielsweise unterschiedlichen Werkzeugen W₁, W₂ (Fig. 3) zuzuordnende Arbeitsprofile mit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungszeitdauer variierenden Maximalwerten abgespeichert, wobei das jeweils in einer Werkzeugmaschine 30, angetrieben durch den Motor M, eingesetzte Werkzeug W₁ über ein zu setzendes Stellglied ST von dem Prozessor PZ erkannt werden kann, so daß dieser dann auch das entsprechende Arbeitsprofil zu diesem Werkzeug W₁ in dem Maximalwertspeicher MS auffindet. Dieses externe Stellglied ST kann beispielsweise ein von Hand einstellbares Codierglied sein, es ist aber auch denkbar, daß dieses Stellglied ST durch eine automatische Werkzeugerkennung gesetzt wird. Die Bearbeitungsdauer wird vom Stellglied ST durch eine Verbindung mit einer Steuerung 34 der Werkzeugmaschine 30 erfaßt. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem funktioniert nun folgendermaßen:

Zum Antrieb beispielsweise einer Vorschubspindel 32 der Werkzeugmaschine 30 (Fig. 3) muß der Motor M, je nachdem wie stark die Last, das heißt die für den Betrieb des entsprechenden Werkzeugs W₁ erforderliche Kraft, ist, mit unterschiedlich breiten Stromimpulsen SP betrieben werden. Je größer die zum Betrieb des Werkzeugs W₁ erforderliche Kraft ist, um so größer wird auch die Impulsbreite B der Stromimpulse SP. Dies kann beispielsweise dadurch bedingt sein, daß sich das Werkzeug W₁ im Laufe des Betriebs abnutzt und stumpfer wird oder daß beispielsweise ein Zahn einer Schneide dieses Werkzeugs W₁ ausbricht. Unmittelbar danach erkennt die Antriebssteuerung 10, daß die Drehzahl des Motors M aufgrund der zunehmenden Last abfällt und erhöht folglich die Impulsbreite B, was zur Folge hat, daß das Impulsbreitensignal IB pro Impulsbreite B eine immer größere Zahl von Pulsen P umfaßt. Somit zählt der Zähler Z, der beispielsweise über eine Triggerleitung TR unmittelbar durch die Pulsfolge C getriggert wird, die jedem einzelnen Stromimpuls ST zukommende Zahl von Impulsen P. Diese Zahl liest der Prozessor PZ, der vorteilhafterweise ebenfalls über die Triggerleitung TR durch das Signal C getriggert wird, aus und vergleicht diese mit den in dem Maximalwertspeicher MS und dem Leerlaufspeicher LS gespeicherten Werten. Sobald der Wert des Zählers Z die Summe der zu dem entsprechenden Werkzeug W₁ und zu der jeweiligen Betriebszeitdauer gemäß dem Arbeitsprofil im Maximalwertspeicher MS sowie im Leerlaufspeicher LS abgelegten Werte im einen Schwellwert von beispielsweise 10% derselben übersteigt, gibt der Prozessor PZ das Ausgangssignal A ab, welches entweder ein Warnsignal gibt oder unmittelbar beispielsweise die Werkzeugmaschine 30 stillsetzt.

Die Werte des Leerlaufspeichers LS werden beispielsweise während eines Arbeitsdurchlaufs ohne Bearbeitung, die des Maximalwertspeichers während eines als Musterlauf dienenden Arbeitsdurchlaufs mit Bearbeitung bei optimalen Werkzeugbedingungen aufgenommen und gespeichert.

Damit kommt auch die vorteilhafte schnelle Reaktionszeit des erfindungsgemäßen Überwachungssystems zum Ausdruck, da dieses in der Lage ist, die übermäßige Verbreiterung der Stromimpulse SP und somit die Vergrößerung der Last des Motors M bereits dann zu erfassen, wenn diese zu einer Verbreiterung eines einzigen Stromimpulses SP führt. Ferner wird auch noch ein weiterer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels deutlich, der in der hohen Auflösung hinsichtlich der Impulsbreite zum Ausdruck kommt, die im Falle eines mit 10 MHz arbeitenden Oszillators 100 ns beträgt, das heißt, daß der Prozessor PZ in der Lage ist, einen Unterschied in dem Impulsbreitensignal IB von einem Puls P mehr oder weniger zu erfassen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überwachungssystems, dargestellt in Fig. 4, geht aus von einem Motor M, der identisch wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit einer Antriebssteuerung 10 angetrieben ist. Desgleichen umfaßt das als Ganzes mit 20 bezeichnete zweite Ausführungsbeispiel als Meßeinrichtung lediglich die Impulsformerstufe 14, die mit derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch ist. Bei den identischen Baugruppen sind auch dieselben Bezugszeichen verwendet, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist dagegen die Vergleichseinrichtung, eine als Ganzes mit 22 bezeichnete Einheit, durch Hardware realisiert.

Die Einheit 22 umfaßt, wie auch aus Fig. 3 ersichtlich, zunächst ein Differenzierglied 24 mit einem Kondensator C₁, welcher einerseits mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OP verbunden ist und andererseits über einen Widerstand R₁ auf Masse liegt. Dieses Differenzierglied, bestehend aus dem Kondensator C₁ und dem Widerstand R₁, ist so dimensioniert, daß es bei am Ausgang des Operationsverstärkers OP auftretender Impulsfolge C an einem Ausgang D Triggerimpulse TI generiert, welche zeitlich mit einer Anstiegsflanke einzelner Impulse der Impulsfolge C zusammenfallen.

Mit diesen am Ausgang D des Differenzierglieds anliegenden Triggerimpulsen TI wird eine monostabile Kippschaltung 26 getriggert, welche ihren invertierenden Ausgang nach jedem Triggerimpuls TI für eine Zeitspanne t von high auf low setzt. Diese Zeitspanne t läßt sich durch den Widerstand R _e und den Kondensator C _b vorwählen, wobei der Widerstand R _e als Potentiometer ausgebildet ist, welches von außen einstellbar ist.

Im übrigen funktioniert die monostabile Kippschaltung 26 in bekannter Weise, das heißt ein positiver Eingangsimpuls macht den Transistor C _b leitend, so daß sein Kollektorpotential von einem Ruhewert auf Null springt. Dieser Sprung wird durch das Hochpaßglied R _e und C _b auf die Basis des Transistors P _a übertragen. Dadurch springt dessen Basispotential auf eine höhere Spannung, so daß der Transistor P _a sperrt. Über den Rückkopplungswiderstand R _c wird der Transistor T _b leitend gehalten, auch wenn die Eingangsspannung bereits wieder Null geworden ist. Über den Widerstand R _e wird der Kondensator C _b wieder aufgeladen. Der Transistor T _a bleibt so lange gesperrt, bis die Spannung zwischen dem Widerstand R _e und dem Kondensator C _b einen für dessen Durchschalten notwendigen Schwellwert überschritten hat. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Transistor T _a wieder leitend, das heißt die Schaltung kippt in ihren stabilen Zustand zurück.

Das Ausgleichssignal der monostabilen Kippschaltung wird auf einen Eingang DF eines statischen getakteten D-Flip-Flops FF gegeben, während ein Eingang CF für eine Taktvariable des statisch getakteten D-Flip-Flops unmittelbar mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OP verbunden ist, so daß an diesem die Pulsfolge C anliegt.

Dieses statisch getaktete D-Flip-Flop hat folgende Wahrheitstafel:

Das heißt, an einem Ausgang Q dieses statisch getakteten D-Flip-Flops liegt dann ein positives Signal A, welches das Ausgangssignal ist, an, wenn der Ausgang der monostabilen Kippschaltung 26 high ist und außerdem am Ausgang des Operationsverstärkers C ein Impuls vorliegt. Die an der monostabilen Kippschaltung 26 einstellbare Zeit t wird nun so gewählt, daß die Impulsbreite B während des Normalbetriebs des Motors M stets kleiner ist als die Zeit t, so daß in diesem Zustand DF stets auf low liegt entsprechend dem Ausgang der monostabilen Kippschaltung. Sobald jedoch die Impulsbreite B größer wird als die Zeit t, während der der Ausgang der monostabilen Kippschaltung 26 auf low liegt, setzt das statisch getaktete D-Flip-Flop FF den Ausgang Q auf high, so daß ein Ausgangssignal abgegeben wird, welches entweder ein Warnsignal auslöst oder die gesamte Maschine in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel stillsetzt.

Ferner kann auch das zweite Ausführungsbeispiel wie das erste gemäß Fig. 3 eingesetzt und betrieben werden, wobei in diesem Fall mit dem Stellglied unterschiedliche Werte von R _e einstellbar sind.

Claims (15)

1. Überwachungssystem für mit einer Folge von Stromimpulsen betriebene und über eine zeitliche Impulsbreite elektronisch geregelte Maschinenantriebe, insbesondere zur Werkzeugüberwachung bei Werkzeugmaschinen, mit einer Meßeinrichtung zum Erfassen von dem Antrieb entgegenwirkenden Kräften und mit einem Vergleichsglied zur Ermittlung von Überlastzuständen bezüglich vorgegebener Maximalwerte, welches bei deren Überschreiten ein Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (15, 14) die Impulsbreite (B) erfaßt und daß das Vergleichsglied (18, 22) die Impulsbreite (B) mit einer vorgebbaren maximalen Impulsbreite vergleicht und bei Überschreiten der maximalen Impulsbreite das Ausgangssignal (A) abgibt.

2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (15, 14) eine Impulsformerstufe (14) umfaßt.

3. Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (15) einen Impulsbreitenanalysator (16) umfaßt.

4. Überwachungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsbreitenanalysator (15) einen mit einer höheren Frequenz als die Folgefrequenz der Stromimpulse (SP) arbeitenden Oszillator (OZ) aufweist und als Impulsbreitensignal (IB) über eine Torschaltung (T), die während einer Impulsbreite (B) von dem Oszillator (OZ) generierten Pulse (P) als Maß für die Impulsbreite (B) erzeugt.

5. Überwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsglied (18) einen die Pulse (P) des Impulsbreitensignals (B) erfassenden Zähler (Z) aufweist.

6. Überwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsglied (18) einen Prozessor (PZ) umfaßt, welcher den Zähler (Z) ausliest und mit einem in einem Maximalwertspeicher (MS) abgelegten Maximalwert vergleicht und gegebenenfalls das Ausgangssignal (A) auslöst.

7. Überwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsglied (18) beim Vergleich mit dem in Zähler (Z) abgespeicherten Wert einen im Leerlaufspeicher (LS) abgelegten Leerlaufwert zu dem Maximalwert hinzuaddiert.

8. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Maximalwertspeicher (MS) zu unterschiedlichen Arbeitsvorgängen unterschiedliche Maximalwerte gespeichert sind und daß über ein extern betätigbares Stellglied (ST) der jeweilige Maximalwert auswählbar ist.

9. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Maximalwertspeicher (MS) eine Hüllkurve von Maximalwerten eines Arbeitsprofils in Abhängigkeit von einer Zustandsvariablen abgespeichert ist und daß über ein Stellglied (ST) der der jeweiligen Zustandsvariablen entsprechende Maximalwert der Hüllkurve auswählbar ist.

10. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsglied (22) einen durch die Impulse triggerbaren einstellbaren Zeitgeber (26) umfaßt und über ein Koinzidenzglied (FF) die Zeitgeberpulse mit den Impulsen vergleicht und gegebenenfalls das Ausgangssignal (A) auslöst.

11. Überwachungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (26) ein Referenzpulsgeber mit einstellbarer Zeitverzögerung ist.

12. Überwachungssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Koinzidenzglied ein statisch getaktetes D-Flip-Flop (FF) ist.

13. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (26) über ein Stellglied (R _e) auf unterschiedlichen Arbeitsvorgängen entsprechende Maximalwerte einstellbar ist.

14. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (26) über ein Stellglied (R _e) entsprechend den Maximalwerten eines von einer Zustandsvariablen abhängigen Arbeitsprofils auf den der jeweiligen Zustandsvariablen entsprechenden Maximalwert einstellbar ist.

15. Überwachungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsglied (18, 22) erst bei Überschreiten der maximalen Impulsbreite um einen vorgebbaren Schwellwert das Ausgangssignal (A) abgibt.