DE4227535A1

DE4227535A1 - Monitoring appts. for electromagnetic clutch or actuator, e.g. in printing machine

Info

Publication number: DE4227535A1
Application number: DE4227535A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Heidt; Ulf Delang
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1993-03-18

Abstract

The circuit monitors an electromagnetically operated clutch, in which the electromagnet winding is connected to a switchable voltage source (2). A measuring resistor (8), across which a voltage sensor is connected, is arranged in series with the winding of the electromagnet. The voltage source is a DC voltage source on which a cyclic AC voltage (U(AC)) is superimposed whose DC voltage component (U(DC)) has two defined levels as a function of an engaging and disengaging signal.The winding is connected to the voltage source in the engaged and disengaged state of the clutch. The voltage sensor is connected to an evaluation circuit (10) for the AC voltage applied to the measuring resistor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung für eine elektromagnetische Kupplung hinsichtlich ihres Ein- und Ausrückzustandes. Die Erfindung ist weiterhin bei sonstigen elektromagnetisch betätigten Stellgliedern, Bremsen, Ventilen u. dgl. anwendbar.The invention relates to a monitoring circuit for a electromagnetic clutch with regard to their input and Disengagement state. The invention is also in other electromagnetic actuators, brakes, Valves u. Like applicable.

Bei Maschinen, insbesondere bei Druckmaschinen mit komplexen, elektrischen bzw. elektronischen Steuerungen kann es erforderlich sein, Schaltsignale zu gewinnen, die eine Aussage über den Ein- und Ausrückzustand einer elektromagnetisch betätigten Kupplung ermöglichen. Dazu sind verschiedene Lösungsmöglichkeiten bekannt.In machines, especially in printing machines with complex, electrical or electronic controls be required to gain switching signals that a Statement about the engagement and disengagement state of a Enable electromagnetically operated clutch. To do this various possible solutions known.

Eine Lösung besteht darin, die Position des durch das Ein- bzw. Ausrücken bewegten Teils der Kupplung zu überwachen. Im ausgerückten Zustand nimmt dieses Teil eine erste Position ein und nach Anlegen einer Spannung an den zur Betätigung der Kupplung vorgesehenen Elektromagneten nimmt dieses Teil eine zweite Position ein. Der Weg den dieses Teil vom ausgerückten zum eingerückten Zustand zurücklegt liegt in der Größenordnung von einigen 1/10 Millimetern bis zu wenigen Millimetern und kann mit herkömmlichen Positionssensoren, vorzugsweise elektromechanischer, optoelektronischer, induktiver oder kapazitativer Bauart erfaßt werden. Im einfachsten Fall kann ein Mikrotaster gestellfest angeordnet sein, der genau im eingerückten Zustand der Kupplung betätigt wird.One solution is to change the position of the or disengaging the moving part of the clutch. in the disengaged state, this part takes a first position on and after applying a voltage to the to actuate the This part is provided by a clutch electromagnet second position. The way this part of the disengaged lies in the indented state On the order of a few 1/10 millimeters to a few Millimeters and can be used with conventional position sensors, preferably electromechanical, optoelectronic, inductive or capacitive type can be detected. in the In the simplest case, a micro button can be arranged fixed to the frame be actuated exactly when the clutch is engaged becomes.

In DE 31 40 259 A1 ist eine Schaltungsanordnung für ein Lastschaltgetriebe beschrieben, bei der hydraulisch betätigte Trennkupplungen vorgesehen sind, wobei zur Ermittlung der Kupplungsstellung ein Weg- oder Druckmeßsystem installiert ist. Desweiteren sind bei dieser Schaltungsanordnung jeweils antriebs- und abtriebsseitig Drehzahlgeber vorgesehen, die mit einem Steuerwerk in Verbindung stehen, welches einen Drehzahlregelkreis beinhaltet.DE 31 40 259 A1 describes a circuit arrangement for a Powershift transmission described in the hydraulically operated Separating clutches are provided, with the determination of A position or pressure measuring system installed in the coupling position is. Furthermore, each with this circuit arrangement On the input and output side, speed sensors are provided, which to be connected to a control unit which Includes speed control loop.

Eine weitere Lösung besteht darin, daß als Indikator für den eingerasteten Zustand einer Kupplung eine Einrichtung zur Weg- oder Winkelmessung eingesetzt wird, die dem von der Kupplung angetriebenen Maschinenteil zugeordnet ist. Die Abgabe von Signalen der Weg- bzw. Winkelmeßeinrichtungen kann als Indiz dafür genommen werden, daß die Kupplung eingerastet ist.Another solution is that as an indicator of the engaged state of a clutch a device for Distance or angle measurement is used, which is that of the Clutch driven machine part is assigned. The Delivery of signals from the path or angle measuring devices can as an indication that the clutch is engaged is.

Nachteilig bei diesen Lösungen ist, daß jeweils zusätzliche, kostenaufwendige Einrichtungen zur Weg,- Winkel- bzw. Drehzahlmessung erforderlich sind, die zusätzlichen Einbauraum benötigen, die nur aufwendig zu installieren sind und die aufgrund ihrer Bauweise und aufgrund ihrer Komplexität die Zuverlässigkeit bei der Überwachung einer elektromagnetischen Kupplung beeinträchtigen. Zudem ist bei diesen teilweise mit mechanischen Mitteln realisierten Lösungen damit zu rechnen, daß im rauhen Maschinenbetrieb durch mechanische Einflüsse und andere Umwelteinflüsse die Genauigkeit der Positionsermittlung der bewegten Kupplungs- und Maschinenteile verlorengeht.The disadvantage of these solutions is that additional, costly facilities for path, - angle or Speed measurement are required, the additional Require installation space that is difficult to install and that because of their construction and because of their Complexity the reliability of monitoring a affect electromagnetic clutch. In addition, partly realized with mechanical means Solutions to be expected in rough machine operation due to mechanical influences and other environmental influences Accuracy of the position determination of the moving clutch and machine parts are lost.

Bei einigen Maschinen, insbesondere bei Druckmaschinen, kann es erforderlich sein, neben der Überwachung des Ein- und Ausrückzustandes, auch die exakte Winkelstellung der kuppeln den Teile einer Drehkupplung zu überwachen. Beispielsweise bei Zahnkupplungen kann es vorkommen, daß die Zähne beim Einkuppeln bzw. infolge von Betriebsstörungen nicht in den vorgesehenen Gegenstücken sitzen, oder daß die Zähne nicht exakt einrasten und undefiniert auf einer Zahnflanke aufsitzen.With some machines, especially with printing machines, can it may be necessary in addition to monitoring the input and Disengagement state, also the exact angular position of the domes to monitor the parts of a rotary coupling. For example with tooth couplings it can happen that the teeth at Do not engage or due to malfunctions in the provided counterparts sit, or that the teeth are not engage precisely and undefined on a tooth flank sit on.

Die dazu erforderlichen Überwachungseinrichtungen sind ebenfalls als zusätzliche Baueinheiten an der Kupplung bzw. an den treibenden und/oder getriebenen Maschinenelementen angeordnet und weisen dieselben Nachteile auf, wie sie schon oben beschrieben wurden.The monitoring devices required for this are also as additional units on the coupling or on the driving and / or driven machine elements arranged and have the same disadvantages as they already have have been described above.

Bei einfachen Überwachungsanordnungen für eine elektromagnetisch betätigte Kupplung ist es durch eine Messung der Gleichstromaufnahme des Elektromagneten möglich, ein Signal für den Zustand "Kupplung eingerastet" zu gewinnen. So kann man beispielsweise in der Anschlußleitung des Elektromagneten einen ohmschen Widerstand in Reihenschaltung zum Elektromagneten anordnen, wobei der Spannungsabfall über diesen Widerstand ausgewertet wird. Wenn der Spannungsabfall einen bestimmten Schwellwert überschreitet, dann kann am Ausgang eines mit dem Widerstand verbundenen Komparators eine Signalflanke verursacht werden, die als Indiz für den eingerasteten Zustand genommen werden kann.With simple monitoring arrangements for one it is electromagnetically actuated by a clutch Measurement of the direct current consumption of the electromagnet possible, a signal for the "clutch engaged" state win. So you can, for example, in the connecting line of the electromagnet has an ohmic resistance Arrange series connection to the electromagnet, the Voltage drop across this resistor is evaluated. If the voltage drop a certain threshold exceeds, then at the output one with the resistor connected comparator a signal edge can be caused which are taken as an indication of the locked state can.

Bei dieser Lösung geht man davon aus, daß, wenn eine elektromagnetische Kupplung mit Spannung bzw. Strom versorgt wird, diese auch ihre bestimmungsgemäße Lage einnimmt, d. h., daß z. B. eine Zahnkupplung hinsichtlich axialer Position und Winkelstellung der zu kuppelnden Maschinenelemente exakt einrastet. Nachteilig hierbei ist, daß durch die Messung der Gleichstromaufnahme des Elektromagneten kleinere Abweichungen vom exakt eingerasteten Zustand nicht erkannt werden können, weil sich der Gleichstrom infolge der Sättigung des Elektromagneten in diesen Bereichen nur unbedeutsam verändert.With this solution it is assumed that if one electromagnetic clutch supplied with voltage or current is, this also assumes its intended position, d. H., that z. B. a tooth coupling in terms of axial position and Precise angular position of the machine elements to be coupled snaps into place. The disadvantage here is that by measuring the DC current consumption of the electromagnet minor deviations cannot be recognized from the exact engaged state, because the direct current changes due to the saturation of the Electromagnets in these areas are insignificant changed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer elektromagnetisch betätigten Kupplung zu entwickeln, die kostengünstig und wenig materialaufwendig die zuverlässige Überwachung des Ein- und Ausrückzustandes und der Winkelposition der kuppelnden Maschinenelemente ermöglicht. The invention has for its object a Circuit arrangement for monitoring an electromagnetic actuated clutch to develop that inexpensive and reliable monitoring of the input and disengagement state and the angular position of the clutch Machine elements enabled.

Die Erfindung besteht darin, daß dem Erregerstrom eines Elektromagneten einer Magnetkupplung ein periodischer Wechselstrom überlagert wird, und daß der Wechselspannungsabfall über einen in Reihe zur Wicklung geschalteten Widerstand in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für ein Signal zur Überwachung des Ein- und Ausrastzustandes ausgewertet wird.The invention is that the excitation current one Electromagnets of a magnetic coupling a periodic AC is superimposed, and that the AC voltage drop across a line to the winding switched resistor in an inventive Circuit arrangement for a signal for monitoring the input and disengagement state is evaluated.

Für die Signalaufbereitung ist es vorteilhaft, wenn zur Überlagerung eine periodische Rechteckimpulsfolge mit einem Tastverhältnis größer oder gleich 50% verwendet wird.For signal processing, it is advantageous if for Overlaying a periodic rectangular pulse train with a Duty cycle greater than or equal to 50% is used.

Die Erfindung soll im weiteren anhand der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnungen noch näher erläutert werden.The invention is further based on the in the drawing Circuit arrangements shown explained in more detail will.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild für ein erstes Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung und Fig. 1 is a block diagram for a first embodiment of the circuit arrangement and

Fig. 2 und 3 Impulsdiagramme zur Überwachung des eingerasteten und ausgerasteten Zustandes einer Kupplung für das Beispiel nach Fig. 1. Fig. 2 and 3 are timing diagrams for the monitoring of the engaged and disengaged state of a clutch for the example of FIG. 1.

Fig. 4 ein Blockschaltbild für ein weiteres Ausführungsbeispiel. Fig. 4 is a block diagram for another embodiment.

Fig. 5 und 6 die zu Fig. 4 gehörenden Impulsdiagramme. FIGS. 5 and 6 belonging to Fig. 4 are pulse diagrams.

Die Schaltung nach Fig. 1 zeigt die Wicklung 1 einer elektromagnetisch betätigten Kupplung. Ein Wicklungsende der Wicklung 1 ist mit einer Spannungsquelle 2 verbunden. Am Ausgang 3 der Spannungsquelle 2 liegt eine mit einer periodischen Rechteckimpulsfolge überlagerte Gleichspannung an, deren Effektivwert in einem ersten Fall den für das Einrasten der Kupplung erforderlichen Strom durch die Wicklung 1 treibt. Im zweiten Fall, für den ausgerasteten Zustand, ist der Gleichspannungsanteil am Ausgang 3 so gering, daß der Elektromagnet die Kupplung quasi nicht betätigt. Die Spannungsquelle 2 weist Eingänge 4 und 5 auf, an denen je eine Gleichspannung U_DC und eine periodische Rechteckimpulsfolge U_AC anliegen, die innerhalb der Spannungsquelle 2 überlagert werden. Die Höhe des Gleichspannungsanteils am Ausgang 3 ist von einem Signalpegel an einem weiteren Eingang 6 der Spannungsquelle 2 abhängig und entspricht für den eingerasteten Zustand dem Nennspannungswert der Kupplung z. B. 24 V. Dazu wird ein Schalter 7 an eine Steuerspannung U_ON gelegt. Für den ausgerasteten Zustand liegt der Schalter 7 an einer Steuerspannung U_OFF, so daß der Gleichspannungsanteil am Ausgang 3 nur wenige Volt z. B. 2 V beträgt.The circuit of FIG. 1 shows the winding 1 an electromagnetically actuated clutch. A winding end of the winding 1 is connected to a voltage source 2 . At the output 3 of the voltage source 2 there is a DC voltage superimposed with a periodic square-wave pulse sequence, the effective value of which drives the current through the winding 1 in a first case for the engagement of the clutch. In the second case, for the disengaged state, the DC voltage component at output 3 is so small that the electromagnet practically does not actuate the clutch. The voltage source 2 has inputs 4 and 5 , at each of which a DC voltage U _DC and a periodic rectangular pulse train U _{AC are} applied, which are superimposed within the voltage source 2 . The level of the DC voltage component at the output 3 is dependent on a signal level at a further input 6 of the voltage source 2 and corresponds to the nominal voltage value of the clutch z. B. 24 V. For this purpose, a switch 7 is connected to a control voltage U _ON . For the disengaged state, the switch 7 is at a control voltage U _OFF , so that the DC voltage component at the output 3 is only a few volts z. B. is 2 V.

Das andere Wicklungsende der Wicklung 1 ist nach Masse hin mit einem Meßwiderstand 8 verbunden, über den ein Eingang eines reinen Wechselspannungsverstärkers 9 geschaltet ist. Der Wechselspannungsverstärker 9 verstärkt nur den Wechselspannungsanteil, der über dem Meßwiderstand 8 abfällt. Der Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 9 ist mit einem ersten Eingang eines Komparators 10 verbunden. Die über Schalter 7 für den ein- und ausgerasteten Zustand bereitgestellten Signalpegel am Eingang 6 liegen auch am Eingang einer Referenzspannungsquelle 11.The other winding end of the winding 1 is connected to a measuring resistor 8 , via which an input of a pure AC voltage amplifier 9 is connected. The AC voltage amplifier 9 only amplifies the AC voltage component that drops across the measuring resistor 8 . The output of the AC voltage amplifier 9 is connected to a first input of a comparator 10 . The signal levels provided at the input 6 via switch 7 for the engaged and disengaged state are also at the input of a reference voltage source 11 .

Liegt der Schalter 7 an U_ON bzw. an U_OFF, dann erzeugt die Referenzspannungsquelle 11 am zweiten Eingang des Komparators 10 die Referenzspannung U_{R, ON} bzw. U_{R, OFF}. Der Ausgang des Komparators 10 ist mit dem Setzeingang eines Flipflops 12 verbunden, wobei der Reset-Eingang mit der Quelle für die periodische Rechteckimpulsfolge U_AC in Verbindung steht. Der Ausgang des Flipflops 12 ist mit einem Monoflop 13 verbunden, dessen Haltezeit t_H größer als die Periodendauer der Rechteckimpulsfolge U_AC ist. Das Ausgangssignal des Monoflops 13 wird einem Exklusiv-ODER- Glied 14 zugeführt, das über einen weiteren Steuereingang vom Schalter 7 ein Steuersignalpegel zum Ein- bzw. Ausrasten erhält, wobei in Abhängigkeit von der Stellung des Schalters 6, der am Signaleingang des Exklusiv-Oder-Gliedes 14 anliegende Pegel invertiert wird oder nicht invertiert wird.If the switch 7 is at U _ON or at U _OFF , then the reference voltage source 11 generates the reference voltage U _{R, ON} or U _{R, OFF} at the second input of the comparator 10 . The output of the comparator 10 is connected to the set input of a flip-flop 12 , the reset input being connected to the source for the periodic rectangular pulse sequence U _AC . The output of the flip-flop 12 is connected to a monoflop 13 , the holding time t _{H of which is} greater than the period of the rectangular pulse sequence U _AC . The output signal of the monoflop 13 is fed to an exclusive OR gate 14 , which receives a control signal level for engaging or disengaging via a further control input from the switch 7 , depending on the position of the switch 6 which is at the signal input of the exclusive OR Member 14 applied level is inverted or not inverted.

Die Funktion der Schaltung soll anhand der in Fig. 2 und 3 dargestellten Impulsdiagramme erläutert werden:The function of the circuit will be explained using the pulse diagrams shown in FIGS. 2 and 3:

Wenn die Kupplung einrasten soll, wird der Schalter 7 an den Spannungspegel U_ON gelegt, so daß die Spannungsquelle 2 an ihrem Ausgang 3 eine Mischspannung aus einem Gleichspannung santeil U_DC und einem Wechselspannungsanteil U_AC liefert. Die Mischspannung ist im Diagramm 2.1 dargestellt, wobei ihr Effektivwert so hoch liegt, daß die Kraft des mit der Wicklung 1 versehenen Elektromagneten ausreicht, die Kupplung einrasten zu lassen. Die Wechselspannung über dem Meßwiderstand 8 ist, für den Fall, daß die Kupplung nicht ordnungsgemäß eingerastet ist, im Diagramm 2.2 dargestellt. Das Diagramm 2.3 zeigt die Wechselspannung für die ordnungsgemäß eingerastete Kupplung. Die Wechselspannungen für diese beiden genannten Fälle unterscheiden sich in ihren Anstiegsgeschwindigkeiten für den monoton steigenden Teil der Wechselspannungen. Der Unterschied wird dadurch hervorgerufen, daß aufgrund des vergrößerten Luftspaltes, der sich für den nicht sauber eingerasteten Zustand ergibt, die Induktivität L der Wicklung verkleinert wird. Die Änderung der Induktivität L der Wicklung 1 beruht im wesentlichen auf der Linearisierung der magnetischen Kennlinie, die durch die Veränderung des Luftspaltes bewirkt wird. Die Diagramme 2.4 und 2.5 zeigen die verstärkten Wechselspannungen am Ausgang des Verstärkers 9. In den Diagrammen 2.4 und 2.5 ist die von der Referenzspannungsquelle 11 bereitgestellte Referenzspannung U_{R, ON} in gestrichelter Form eingezeichnet. Es ist im Diagramm 2.5 zu erkennen, daß nur im Falle der ordnungsgemäß eingerasteten Kupplung die Wechselspannung die Komparatorschwelle U_{R, ON} überschreitet, d. h. nur in diesem Falle wird der Komparator 10 getriggert, was in den Diagrammen 2.6 und 2.7 ersichtlich ist. Das Flipflop 12 wird, wie in den Diagrammen 2.8 und 2.9 gezeigt, durch die Anstiegsflanken der Rechteckimpulsfolge U_AC zurückgesetzt. Das Setzen des Flipflops 12 geschieht durch die Anstiegsflanken am Ausgang des Komparators 10, wobei die Setzsignale in den Diagrammen 2.10 und 2.11 dargestellt sind und die Ausgangssignale des Flipflops 12 in den Diagrammen 2.12 und 2.13 dargestellt sind. Die Anstiegsflanken am Ausgang des Flipflops 12, wie sie in den Diagrammen 2.14 und 2.15 gezeigt werden, bringen das retriggerbare Monoflop 13 zum Kippen, wobei die Haltezeit t_H größer ist als die Periodendauer T der Rechteckimpulsfolge U_AC. Das Monoflop 13 wird also während seiner Haltezeit t_H von den Anstiegsflanken am Ausgang des Flipflops 12 retriggert, so daß im eingerasteten Zustand der Kupplung ein konstanter logischer H-Pegel anliegt, wie er im Diagramm 2.17 dargestellt ist.If the clutch is to engage, the switch 7 is placed at the voltage level U _ON , so that the voltage source 2 supplies a mixed voltage at its output 3 from a DC voltage component U _DC and an AC voltage component U _AC . The mixed voltage is shown in diagram 2.1, its effective value being so high that the force of the electromagnet provided with the winding 1 is sufficient to engage the clutch. The AC voltage across the measuring resistor 8 is shown in the diagram 2.2 in the event that the clutch is not properly engaged. Diagram 2.3 shows the AC voltage for the properly engaged clutch. The AC voltages for these two cases differ in their rates of rise for the monotonically increasing part of the AC voltages. The difference is caused by the fact that the inductance L of the winding is reduced due to the enlarged air gap which results for the not properly engaged state. The change in the inductance L of the winding 1 is essentially based on the linearization of the magnetic characteristic, which is brought about by the change in the air gap. Diagrams 2.4 and 2.5 show the amplified AC voltages at the output of amplifier 9 . The reference voltage U _{R, ON} provided by the reference voltage source 11 is shown in broken lines in the diagrams 2.4 and 2.5. It can be seen in diagram 2.5 that the alternating voltage only exceeds the comparator threshold U _{R, ON} in the case of a properly engaged clutch, ie only in this case is the comparator 10 triggered, which can be seen in diagrams 2.6 and 2.7. The flip-flop 12 , as shown in the diagrams 2.8 and 2.9, is reset by the rising edges of the rectangular pulse train U _AC . The flip-flop 12 is set by the rising edges at the output of the comparator 10 , the set signals being shown in the diagrams 2.10 and 2.11 and the output signals of the flip-flop 12 being shown in the diagrams 2.12 and 2.13. The rising edges at the output of the flip-flop 12 , as shown in the diagrams 2.14 and 2.15, cause the retriggerable monoflop 13 to tilt, the holding time t _{H being} greater than the period T of the rectangular pulse sequence U _AC . The monoflop 13 is thus retriggered by the rising edges at the output of the flip-flop 12 during its holding time t _H , so that a constant logic H level is present when the clutch is engaged, as shown in diagram 2.17.

Da der Signalpegel U_ON über den Schalter 7 einen logischen H-Pegel an den zweiten Eingang des Exklusiv-Oder-Gliedes 14 legt, wie in den Diagrammen 2.18 und 2.19 veranschaulicht, erscheint der H-Pegel vom Monoflop 13 auch am Ausgang des Exklusiv-Oder-Gliedes 14, wo er zur weiteren Verarbeitung in der Maschine bzw. zur Breitstellung einer Anzeige zur Verfügung steht. Im nicht exakt eingerasteten Fall wird der Komparator 10 nicht getriggert, so daß das Flipflop 12 nicht gesetzt wird. Entsprechend bleiben der Ausgang des Monoflops 13 und der Ausgang des Exklusiv-Oder-Gliedes 14 auf logischem L-Pegel, wie es in den Diagrammen 2.16 und 2.20 dargestellt ist.Since the signal level U _ON sets a logic H level to the second input of the exclusive OR element 14 via the switch 7 , as illustrated in diagrams 2.18 and 2.19, the H level from the monoflop 13 also appears at the output of the exclusive or Or element 14 , where it is available for further processing in the machine or for the display. In the case where it is not locked exactly, the comparator 10 is not triggered, so that the flip-flop 12 is not set. Accordingly, the output of the monoflop 13 and the output of the exclusive-OR gate 14 remain at a logic L level, as shown in diagrams 2.16 and 2.20.

In Fig. 3 sind die entsprechenden Diagramme für den Fall dargestellt, daß die Kupplung nicht angesteuert sein soll. In analoger Weise, wie für den Fall der Ansteuerung, beschreiben die Diagramme 3.1, 3.2, 3.4, 3.6, bis 3.20 den ordnungsgemäß ausgerasteten Zustand der Kupplung, während die Diagramme 3.1, 3.3, 3.5, 3.7, bis 3.21 den Zustand beschreiben, wenn die Kupplung nicht korrekt ausgerastet ist. Der Unterschied zu dem mit Fig. 2 beschriebenen Fall des angesteuerten Zustandes der Kupplung besteht darin, daß die Wicklung 3 mit einer Mischspannung gespeist wird, deren Effektivwert, wie im Diagramm 3.2 dargestellt, nur wenige Volt, im Ausführungsbeispiel 2 V, beträgt. Desweiteren werden die Referenzspannungsquelle 11 und das Exklusiv-ODER- Glied 14 mit einem logischen L-Pegel beaufschlagt, so daß die Referenzspannungsquelle 11 den Schwellwert U_{R, OFF} für den Komparator 10 bereitstellt und am Ausgang des Exklusiv- ODER-Glieds 14 der H-Pegel erscheint, wenn die Kupplung noch eingerastet ist. Für den Fall des nicht angesteuerten Zustandes der Kupplung überschreitet die Ausgangsspannung des Wechselspannungsverstärkers 9 nur dann die Komparatorschwelle U_{R, OFF}, wenn die Kupplung exakt ausgerastet ist, wie es in Fig. 3.4 dargestellt ist.In Fig. 3 the corresponding diagrams are shown for the case that the clutch should not be activated. In an analogous manner, as in the case of activation, diagrams 3.1, 3.2, 3.4, 3.6, to 3.20 describe the properly disengaged state of the clutch, while diagrams 3.1, 3.3, 3.5, 3.7, to 3.21 describe the state when the Clutch is not disengaged correctly. The difference from the case of the controlled state of the clutch described in FIG. 2 is that the winding 3 is fed with a mixed voltage, the effective value of which, as shown in diagram 3.2, is only a few volts, in the exemplary embodiment 2 V. Furthermore, the reference voltage source 11 and the exclusive OR element 14 are supplied with a logic L level, so that the reference voltage source 11 provides the threshold value U _{R, OFF} for the comparator 10 and at the output of the exclusive OR element 14 the H Level appears when the clutch is still engaged. In the event of the clutch not being activated, the output voltage of the AC amplifier 9 only exceeds the comparator threshold U _{R, OFF} when the clutch is disengaged exactly, as shown in FIG. 3.4.

Das Tastverhältnis T_E/T und die Frequenz der periodischen Rechteckimpulsfolge U_AC werden vorzugsweise so gewählt, daß sich die Amplituden der Wechselspannungen am Wechselspannungsverstärker 9 für den eingerasteten und nicht eingerasteten Zustand möglichst viel unterscheiden.The pulse duty factor T _E / T and the frequency of the periodic rectangular pulse train U _AC are preferably chosen so that the amplitudes of the alternating voltages at the alternating voltage amplifier 9 differ as much as possible for the locked and unlocked state.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Wicklung 1 der Kupplung über eine Leistungsstufe 15 ebenfalls mit einer Gleichspannung beaufschlagt, die mit einer Wechselspannung überlagert ist. Die Wechselspannung wird in einem Oszillator 16 erzeugt, dessen periodische Rechteckimpulsfolge einem ersten Eingang eines Subtrahierers 17 zugeführt wird. Dem anderen Eingang des Subtrahierers 17 wird je nach Einschalt- oder Ausschaltzustand der Kupplung eine Gleichspannung U_{R, ON} oder U_{R, OFF} zugeführt. Das am Ausgang des Subtrahierers anstehende Signal wird von der Leistungsstufe 15 verstärkt. Über dem Meßwiderstand 2 ist ein Gleichspannungsverstärker 18 geschaltet, dem ein Wechselspannungsverstärker 19 folgt. Das Wechselspannungssignal am Ausgang des Wechselspannungsverstärkers 19 wird in einer Gleichrichterschaltung 20 gleichgerichtet, deren Ausgang mit den Eingängen zweier Sample-and-Hold-Schaltungen 21, 22 verbunden ist. Die Impulseingänge der Sample-and-Hold-Schaltungen 21, 22 sind mit je einem Ausgang eines nichtinvertierenden 23 und eines invertierenden Komparators 24 verbunden, denen jeweils ein Hochpaß 25, 26 vorgeschaltet ist. Die Eingänge der Hochpässe 25, 26 sind mit dem Ausgang des Oszillators 16 verbunden. Die Ausgangssignale der Sample-and-Hold-Schaltungen 21, 22 werden einem Addierer 27 zugeführt, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines Komparators 28 in Verbindung steht. Der zweite Eingang des Komparators 28 ist über einen Spannungsteiler 29 mit der Referenzspannungsquelle 11 verschaltet. Die Ausgangssignale des Komparators 28 und die eines Fensterkomparators 30 liegen an den Eingängen eines UND-Gliedes 31, an dessen Ausgang ein Signal über den Zustand der elektromagnetisch betätigten Kupplung entnehmbar ist.In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the winding 1 of the clutch is also supplied with a DC voltage via a power stage 15 , which is superimposed with an AC voltage. The AC voltage is generated in an oscillator 16 , the periodic rectangular pulse train of which is fed to a first input of a subtractor 17 . A DC voltage U _{R, ON} or U _{R, OFF is} supplied to the other input of the subtractor 17 , depending on the on or off state of the clutch. The signal present at the output of the subtractor is amplified by the power stage 15 . A DC voltage amplifier 18 is connected across the measuring resistor 2 , followed by an AC voltage amplifier 19 . The AC voltage signal at the output of the AC voltage amplifier 19 is rectified in a rectifier circuit 20 , the output of which is connected to the inputs of two sample-and-hold circuits 21 , 22 . The pulse inputs of the sample-and-hold circuits 21 , 22 are each connected to an output of a non-inverting 23 and an inverting comparator 24 , each of which is preceded by a high-pass filter 25 , 26 . The inputs of the high passes 25 , 26 are connected to the output of the oscillator 16 . The output signals of the sample-and-hold circuits 21 , 22 are fed to an adder 27 , the output of which is connected to the first input of a comparator 28 . The second input of the comparator 28 is connected to the reference voltage source 11 via a voltage divider 29 . The output signals of the comparator 28 and those of a window comparator 30 are at the inputs of an AND gate 31 , at the output of which a signal can be taken about the state of the electromagnetically actuated clutch.

In den Fig. 5 und 6 sind die in der Schaltung nach Fig. 4 auftretenden Impulsdiagramme dargestellt. In gestrichelter Form sind die zu dem eingeschalteten Zustand gehörigen Im pulszüge dargestellt. Die im Diagramm 5.4 dargestellten Wechselspannungen müssen nicht notwendigerweise symmetrisch zur Null-Linie liegen. Die Sample-and-Hold-Schaltun gen 21, 22 wirken für das am Ausgang der Gleichrichterschal tung 20 anliegende Signal, wie es im Diagramm 5.4 gezeigt ist, als Spitzenwertdetektoren mit einer Haltezeit, die der Periodendauer der im Diagramm 5.1 gezeigten Rechteckimpuls folge entspricht. Die Sample-Pulse nach den Diagram men 5.6 und 5.7 liegen um 180° zueinander phasenverschoben, weil diese über die Hochpässe 25, 26 und die Komparato ren 23, 24 direkt aus der Rechteckimpulsfolge 5.1 abgeleitet werden. Die beiden gespeicherten Spitzenwerte nach Dia gramm 6.2 und 6.3 werden im Addierer 27 summiert, so daß am Ausgang des Addierers 27 der Spitze-Spitze-Wert der Wechsel spannung nach Diagramm 5.4 ansteht. Der Pegel dieses Spitze- Spitze-Wertes wird ständig mit Hilfe des Komparators 28, des Fensterkomparators 30 und des UND-Gliedes 31 ausgewertet.In FIGS. 5 and 6, the timing diagrams appearing in the circuit of Fig. 4 are shown. The pulse trains belonging to the switched-on state are shown in dashed lines. The AC voltages shown in diagram 5.4 do not necessarily have to be symmetrical to the zero line. The sample-and-hold circuits 21 , 22 act for the signal present at the output of the rectifier circuit 20 , as shown in diagram 5.4, as peak value detectors with a hold time which corresponds to the period of the square-wave pulse shown in diagram 5.1. The sample pulses according to the diagrams 5.6 and 5.7 are 180 ° out of phase with each other because they are derived directly from the rectangular pulse train 5.1 via the high-pass filters 25 , 26 and the comparators 23 , 24 . The two stored peak values according to diagrams 6.2 and 6.3 are summed in the adder 27 , so that the peak-to-peak value of the AC voltage according to diagram 5.4 is present at the output of the adder 27 . The level of this peak-to-peak value is continuously evaluated with the aid of the comparator 28 , the window comparator 30 and the AND gate 31 .

Im Diagramm 6.5 sind die Pegelbereiche für die verschiedenen Zustände der Kupplung eingetragen. Der Fensterkomparator gibt zur Sicherheit Plausibilitätsgrenzen A und B vor - nur innerhalb des Fensterbereiches A, B ist eine Signalauswertung möglich. Mit C und D sind Signalpegel bezeichnet, die mit Hilfe des Spannungsteilers 29 aus der Referenzspannungsquelle 11 erzeugt werden. In der "EIN"-Position des Schalters 7 liegt an dem Eingang des Komparators 28 der Pegel D und in der "AUS"-Position der Pegel C. Befindet sich das Ausgangssignal am UND-Glied 31 in dem schraffierten Bereich zwischen den Pegeln B und D, dann zeigt dieses Signal an, daß die Kupplung betätigt ist und ordnungsgemäß eingerastet ist. Liegt das Ausgangssignal in dem schraffierten Bereich zwischen A und C, dann ist daran zu erkennen, daß die Kupplung nicht angesteuert ist und ordnungsgemäß ausgerastet ist.The level ranges for the various states of the coupling are entered in diagram 6.5. For safety reasons, the window comparator specifies plausibility limits A and B - signal evaluation is only possible within the window area A, B. C and D denote signal levels which are generated with the aid of the voltage divider 29 from the reference voltage source 11 . In the "ON" position of the switch 7 is the level D at the input of the comparator 28 and in the "OFF" position is the level C. If the output signal on the AND gate 31 is in the shaded area between the levels B and D, then this signal indicates that the clutch is actuated and properly engaged. If the output signal is in the shaded area between A and C, it can be seen from this that the clutch is not activated and has disengaged properly.

Für den Fall, daß das Ausgangssignal in den mit E und F bezeichneten Bereichen liegt, ist eine Fehlfunktion der Kupplung angezeigt. Das Ausgangssignal im Bereich E besagt, daß die Kupplung zwar angesteuert ist, aber nicht ordnungsgemäß eingerastet ist, weil sich beispielsweise ein unzulässiger Luftspalt zwischen zwei im magnetischen Kreis liegenden Kupplungsteilen gebildet hat. Das Ausgangssignal, welches im Bereich F liegt, kennzeichnet den nicht angesteuerten Kupplungszustand, wobei zwischen besagten Kupplungsteilen ebenfalls ein Luftspalt liegt, so daß die Kupplung nicht ordnungsgemäß ausgerastet ist.In the event that the output signal in the E and F designated areas is a malfunction of the Clutch displayed. The output signal in area E says that the clutch is controlled, but not is properly engaged because, for example, a impermissible air gap between two in the magnetic circuit has formed lying coupling parts. The output signal, which lies in area F does not characterize it controlled clutch state, wherein between said Coupling parts also have an air gap so that the Clutch is not properly disengaged.

Das Ausgangssignal der Schaltungsnordnung kann einer Maschinensteuerung zugeführt werden, die beispielsweise einen Notstop der Maschine veranlassen kann und ein Fehlersignal ausgeben kann.The output signal of the circuit arrangement can be one Machine control can be fed, for example can cause an emergency stop of the machine and a Error signal can output.

BezugszeichenlisteReference list

1 Wicklung
2 Spannungsquelle
3 Ausgang
4 Eingang
5 Eingang
6 Eingang
7 Schalter
8 Meßwiderstand
9 Wechselspannungsverstärker
10 Komparator
11 Referenzspannungsquelle
12 Flipflop
13 Monoflop
14 Exklusiv-ODER-Glied
15 Leistungsstufe
16 Oszillator
17 Subtrahierer
18 Gleichspannungsverstärker
19 Wechselspannungsverstärker
20 Gleichrichterschaltung
21 Sample-and-Hold-Schaltung
22 Sample-and-Hold-Schaltung
23 Komparator
24 Komparator
25 Hochpaß
26 Hochpaß
27 Addierer
28 Komparator
29 Spannungsteiler
30 Komparator
31 UND-Glied 1 winding
2 voltage source
3 exit
4 entrance
5 entrance
6 entrance
7 switches
8 measuring resistor
9 AC amplifiers
10 comparator
11 reference voltage source
12 flip-flops
13 monoflop
14 exclusive OR gate
15 power level
16 oscillator
17 subtractors
18 DC voltage amplifiers
19 AC amplifiers
20 rectifier circuit
21 Sample-and-hold circuit
22 Sample-and-hold circuit
23 comparator
24 comparator
25 high pass
26 high pass
27 adders
28 comparator
29 voltage divider
30 comparator
31 AND gate

Claims

1. A circuit arrangement for monitoring an electromagnetically actuated clutch, in which the winding of the electromagnet is connected to a switchable voltage source, and in which a measuring resistor is arranged in series with the winding of the electromagnet, via which a voltage sensor is connected, characterized in that

- That the voltage source ( 2 ) is a periodic alternating voltage (U _AC ) superimposed DC voltage source, the DC voltage component (U _DC ) has two defined levels depending on an on and off signal, the winding ( 1 ) switched on and off State of the clutch is connected to the voltage source ( 2 ), and
- That the voltage sensor is connected to an evaluation circuit for the AC voltage applied to the measuring resistor ( 8 ).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that

- That an AC voltage amplifier ( 9 ) is provided as a voltage sensor, the output of which is connected to a first input of a comparator ( 10 ),
- That the second input of the comparator ( 10 ) is connected to a reference voltage source ( 11 ) which has two defined reference levels (U _{R, ON} , U _{R, OFF} ) as a function of the on and off signal.
- That the output of the comparator ( 10 ) is connected to a set input of a flip-flop ( 12 ), the reset input of which is connected to the AC voltage source (U _AC ),
- That the output of the flip-flop ( 12 ) is connected to a monoflop ( 13 ), the holding time (t _H ) is greater than the period of the AC voltage (U _AC ) and
- That the output of the monoflop ( 13 ) is connected to an exclusive-OR element ( 14 ), the control input of which is connected to a switch ( 7 ) for the on / off signal.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that

- That a DC amplifier ( 18 ) is provided as a voltage sensor, which is followed by an AC voltage amplifier ( 19 ),
- That the output of the AC voltage amplifier ( 19 ) is connected to a rectifier circuit ( 20 ), at the output of which the inputs of two sample-and-hold circuits ( 21 , 22 ) are connected,
- That the pulse inputs of the sample-and-hold circuits ( 21 , 22 ) are each connected to the AC voltage source ( 16 ) via a pulse shaper circuit ( 23 , 24 , 25 , 26 ),
- That the outputs of the sample-and-hold circuits ( 21 , 22 ) are connected to the inputs of an adder ( 27 ), and
- That the output of the adder ( 27 ) is connected to a voltage measuring circuit ( 11 , 28 , 29 , 30 , 31 ).

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that

- That the first pulse shaping circuit contains a high-pass filter ( 25 ) and a non-inverting comparator ( 23 ), and
- That the second pulse shaping circuit contains a high-pass filter ( 26 ) and an inverting comparator ( 24 ).

5. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in

- That the voltage measuring circuit contains a comparator ( 28 ), the first input of which is connected to the output of the adder ( 27 ), and the second input of which is connected to the direct voltage source ( 11 ) via a voltage divider ( 29 ).

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in

- That the output of the comparator ( 28 ) is connected to the first input of an AND gate ( 31 ), the second input of which is connected to the output of a window comparator ( 30 ).