FR2681114A1

FR2681114A1 - CONTROL CIRCUIT OF AN ELECTROMAGNETIC CLUTCH.

Info

Publication number: FR2681114A1
Application number: FR9210698A
Authority: FR
Inventors: Heidt Heinrich; Delang Ulf
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1993-03-12
Also published as: GB9218975D0; DE4130040A1; GB2259618A; JPH05196063A

Abstract

Dans les solutions connues, des détecteurs de position prévus pour le contrôle du serrage et du desserrage de l'embrayage décèlent la course et/ou l'angle de la pièce de l'embrayage devant être serrée ou de l'élément menant ou mené de la machine. Selon l'invention, le bobinage (1) de l'électroaimant est toujours alimenté en courant alternatif dont la valeur réelle correspond au courant nominal de serrage de l'embrayage lorsque celui-ci est serré et dont la valeur réelle est suffisamment faible, lorsque l'embrayage est desserré, pour que celui-ci le reste de manière certaine à l'état normal. Application avantageuse aux machines, par exemple aux machines d'impression dans lesquelles la position angulaire des éléments devant être accouplés doit être contrôlée.In the known solutions, position detectors provided for controlling the tightening and loosening of the clutch detect the stroke and / or the angle of the part of the clutch to be tightened or of the driving or driven element. the machine. According to the invention, the coil (1) of the electromagnet is always supplied with alternating current, the real value of which corresponds to the nominal clamping current of the clutch when the latter is tight and the real value of which is sufficiently low, when the clutch is released, so that it remains so with certainty in the normal state. Advantageous application to machines, for example printing machines in which the angular position of the elements to be coupled must be controlled.

Description

L'invention se rapporte à un circuit de contrôle du serrage et duThe invention relates to a circuit for controlling the tightening and

desserrage d'un embrayage électromagnétique. Il peut être nécessaire, dans les machines, en particulier dans les machines d'impression à commandes électriques et électroniques complexes, de produire des signaux de commutation qui permettent d'obtenir une information sur l'état de serrage et de desserrage d'un embrayage électromagnétique Différentes solutions possibles sont connues à cette fin Une solution consiste à contrôler la position de la partie de l'embrayage qui est déplacée par le serrage ou le desserrage A l'état de desserrage, cette partie occupe une première position et après application d'une tension à l'électro-aimant prévu pour l'actionnement de l'embrayage, cette partie occupe une seconde position La course que cette partie exécute entre les états de desserrage et de serrage est de l'ordre de quelques 1/10 millimètre à quelques millimètres et peut être détectée par des capteurs classiques de position, de préférence de type électromécanique, opto-électronique, à induction ou capacitifs Dans le cas le plus simple, un micro-palpeur peut être monté en position fixe sur le bâti loosening of an electromagnetic clutch. It may be necessary in machines, in particular in printing machines with complex electrical and electronic controls, to produce switching signals which make it possible to obtain information on the state of tightening and loosening of a clutch. Various solutions are known for this purpose One solution consists in controlling the position of the part of the clutch which is displaced by the tightening or loosening. In the loosened state, this part occupies a first position and after application of a voltage to the electromagnet provided for the actuation of the clutch, this part occupies a second position The stroke that this part performs between the loosening and tightening states is of the order of some 1/10 millimeter to a few millimeters and can be detected by conventional position sensors, preferably of the electromechanical, opto-electronic, induction or capacitance type In the simplest case, a micro-probe can be mounted in a fixed position on the frame

et être actionné avec précision au serrage de l'embrayage. and be operated accurately when the clutch is tightened.

Le document DE 31 40 259 Ai décrit un circuit destiné à une boîte de vitesses et dans lequel des embrayages de séparation à commande hydraulique sont prévus, un système de mesure de course ou de pression étant monté de manière qu'il détermine la position de l'embrayage Par ailleurs, des capteurs de vitesse de30 rotation d'entrée et de sortie qui sont prévus dans ce circuit communiquent avec une unité de commande qui comprend un circuit de réglage de la vitesse de rotation. Une autre solution consiste à utiliser en indicateur du serrage d'un embrayage un dispositif de mesure de course ou d'angle qui est associé à la partie de la machine qui est commandée par l'embrayage L'émission de signaux par les dispositifs de mesure de course ou d'angle peut être prise pour indice du fait que l'embrayage est serré. L'inconvénient de ces solutions est que chacun d'elles nécessite des dispositifs coûteux supplémentaires de mesure de course, d'angle ou de vitesse de rotation, qui occasionnent un encombrement supplémentaire, qui ne peuvent s'installer qu'à grand frais et dont le mode d'exécution et la complexité nuisent à la fiabilité du contrôle d'un embrayage électromagnétique Par ailleurs, ces solutions10 réalisées partiellement avec des moyens mécaniques font courir le risque que des influences mécaniques ou d'autres DE 31 40 259 A1 discloses a circuit for a gearbox and in which hydraulically-controlled separating clutches are provided, a stroke or pressure measuring system being mounted in such a way as to determine the position of the gearbox. In addition, input and output rotational speed sensors which are provided in this circuit communicate with a control unit which includes a speed control circuit. Another solution is to use as an indicator of the clamping of a clutch a stroke or angle measuring device which is associated with the part of the machine which is controlled by the clutch The emission of signals by the measuring devices race or angle can be taken as clue that the clutch is tight. The disadvantage of these solutions is that each of them requires additional expensive devices for measuring stroke, angle or speed of rotation, which cause additional space, which can only be installed at great expense and the mode of execution and the complexity affect the reliability of the control of an electromagnetic clutch Moreover, these solutions10 carried out partially with mechanical means run the risk that mechanical influences or other

influences de l'environnement de la machine fonctionnant dans des conditions pénibles fassent disparaître la précision de la détermination de la position des pièces15 mobiles de l'embrayage et de la machine. Due to the environmental influences of the machine operating in difficult conditions, the accuracy of determining the position of the moving parts of the clutch and the machine disappears.

Il peut être nécessaire dans certaines machines, en particulier dans les machines d'impression, de contrôler non seulement l'état de serrage et de desserrage, mais aussi la position angulaire exacte des parties d'un20 embrayage rotatif devant être accouplées Il peut se produire, par exemple dans les embrayages à denture, que It may be necessary in some machines, especially in printing machines, to control not only the tightening and loosening state, but also the exact angular position of the parts of a rotary clutch to be coupled. , for example in toothed clutches, that

les dents ne se logent pas dans les pièces complémentaires prévues lors du serrage ou, par suite de défaillances, que les dents n'entrent pas exactement en prise et s'appuient25 de manière indéfinie contre la face d'une dent. the teeth are not lodged in the complementary parts provided during tightening or, as a result of failures, that the teeth do not exactly engage and rest indefinitely against the face of a tooth.

Les dispositifs de contrôle qui sont nécessaires à cette fin forment également des modules auxiliaires disposés sur l'embrayage ou sur les éléments menants et/ou The control devices which are necessary for this purpose also form auxiliary modules arranged on the clutch or on the driving elements and / or

menés de la machine et ont les mêmes inconvénients que ceux30 mentionnés plus haut. driven from the machine and have the same disadvantages as those mentioned above.

Il est possible, dans les montages simples de contrôle d'un embrayage électromagnétique, d'obtenir d'une mesure de la consommation de courant continu de l'électro- aimant un signal de l'état de "serrage de l'embrayage" Il35 est ainsi possible par exemple de monter dans le conducteur de connexion de l'électro-aimant une résistance ohmique en série avec ce dernier et d'analyser la chute de tension aux bornes de cette résistance Lorsque la chute de tension It is possible, in the simple control assemblies of an electromagnetic clutch, to obtain from a measurement of the DC current consumption of the electromagnet a signal of the state of "clamping of the clutch". it is thus possible, for example, to mount an ohmic resistance in series with the electromagnet connecting conductor and to analyze the voltage drop across the resistor. When the voltage drop

dépasse une seuil déterminé, il est possible de provoquer à la sortie d'un comparateur raccordé à la résistance un flanc de signal qui peut être pris pour indice de l'état de5 serrage. When the output of a comparator connected to the resistor exceeds a determined threshold, it is possible to cause a signal flank which can be taken as an index of the clamping state.

Cette solution se fonde sur le fait que, lorsqu'un embrayage électromagnétique est alimenté en tension ou en courant, il occupe aussi une position qui lui est assignée, c'est à dire que la position axiale et la10 position angulaire des éléments de la machine devant être accouplés est telle que par exemple un embrayage à denture s'enclenche avec précision L'inconvénient est dans ce cas que la mesure de la consommation de courant continu par l'électro-aimant ne permet pas de déceler de petits écarts15 par rapport à l'état d'entrée en prise précise, car le courant continu ne varie que de manière insignifiante par suite de la saturation de l'électro-aimant dans ces plages. L'invention a pour objet un circuit de contrôle d'un embrayage électromagnétique qui permet à bon marché et avec peu de matériel le contrôle fiable de l'état de serrage et de desserrage et de la position angulaire des This solution is based on the fact that, when an electromagnetic clutch is supplied with voltage or current, it also occupies a position assigned to it, that is to say that the axial position and the angular position of the elements of the machine. to be coupled is such that for example a gear clutch engages with precision The disadvantage is in this case that the measurement of the DC current consumption by the electromagnet does not detect small deviations15 compared to the state of precise engagement, because the DC current varies insignificantly as a result of the saturation of the electromagnet in these ranges. The subject of the invention is a circuit for controlling an electromagnetic clutch which makes it possible, inexpensively and with little equipment, to reliably check the tightening and loosening state and the angular position of the devices.

éléments de la machine devant être accouplés. parts of the machine to be coupled.

L'invention a donc pour objet un circuit de contrôle d'un embrayage électromagnétique, dont le bobinage de l'électro-aimant communique avec une source de courant commutable et dans lequel un ampère-mètre est monté en série avec le bobinage de l'électro-aimant Selon une particularité essentielle de l'invention, le bobinage est raccordé à la source de courant aussi bien à l'état de30 serrage qu'à l'état de desserrage de l'embrayage, la source de courant communiquant par une entrée de commande avec un comparateur à fenêtre, en ce qu'un amplificateur de tension alternative qui est prévu est associé à un ampère-mètre et sa sortie est connectée à la première entrée du comparateur35 à fenêtre, en ce que la seconde entrée du comparateur est connectée à une source de tension de référence qui comprend deux seuils en fonction soit du signal de serrage, soit du signal de desserrage et en ce qu'un fréquence-mètre prévu pour la mesure de la fréquence de la fraction du courant alternatif circulant dans le bobinage est connecté à un comparateur dont la seconde entrée est connectée à un générateur de fréquence de référence. Donc, conformément à l'invention, le bobinage de l'électro-aimant de l'embrayage est alimenté, aussi bien à l'état de serrage qu'à l'état de desserrage de l'embrayage, en un courant alternatif dont la valeur réelle, lorsque l'embrayage est serré, correspond au courant nominal de serrage de l'embrayage et dont la valeur réelle, lorsque l'embrayage est desserré, est suffisamment faible pour que The invention therefore relates to a control circuit of an electromagnetic clutch, the winding of the electromagnet communicates with a switchable current source and in which an ampere-meter is connected in series with the winding of the According to an essential feature of the invention, the winding is connected to the current source both in the clamping state and in the loosening state of the clutch, the current source communicating via an input control unit with a window comparator, in that an AC voltage amplifier which is provided is associated with an ampere-meter and its output is connected to the first input of the window comparator, in that the second input of the comparator is connected to a reference voltage source which comprises two thresholds depending on either the clamping signal or the loosening signal and that a frequency-meter provided for measuring the frequency of the chopper The alternating current flowing in the coil is connected to a comparator whose second input is connected to a reference frequency generator. Therefore, in accordance with the invention, the winding of the electromagnet of the clutch is fed, both in the clamping state and in the loosening state of the clutch, into an alternating current whose actual value, when the clutch is tightened, corresponds to the nominal clutch tightening current and whose actual value, when the clutch is released, is low enough that

l'embrayage se desserre de manière fiable à l'état normal. the clutch releases reliably in the normal state.

Une source de courant commandée par un comparateur à fenêtre est prévue pour l'alimentation du bobinage Le comparateur à fenêtre a deux seuils de comparaison, à savoir l'un pour l'état de serrage et l'autre pour l'état de desserrage Le seuil le plus élevé limite le courant d'alimentation à un maximum à partir duquel la source de A current source controlled by a window comparator is provided for feeding the winding. The window comparator has two comparison thresholds, namely one for the tightening state and the other for the loosening state. highest threshold limits the supply current to a maximum from which the source of

courant est coupée par le signal de sortie du comparateur. Current is cut off by the comparator output signal.

Le courant d'alimentation tombe ensuite à une valeur qui est prédéterminée par le seuil inférieur du comparateur Le courant circulant par le bobinage est détecté par un ampère-mètre, de préférence par un transformateur d'intensité ou une résistance de précision et envoyé par un amplificateur à l'une des entrées du comparateur à fenêtre, à l'autre entrée duquel sont appliquées les tensions nécessaires de référence pour l'état d'embrayage et de débrayage Le circuit fait osciller le courant passant dans le bobinage à une fréquence qui s'établit à une valeur définie selon qu'il The supply current then drops to a value which is predetermined by the lower threshold of the comparator The current flowing through the winding is detected by an ampere-meter, preferably by an intensity transformer or a precision resistor and sent by a amplifier at one of the inputs of the window comparator, at the other input of which are applied the necessary reference voltages for the state of clutch and disengagement The circuit oscillates the current flowing in the winding at a frequency which establishes at a defined value according to

s'agit de l'état d'embrayage ou de débrayage Un fréquence- this is the state of clutch or disengagement A frequency-

mètre, qui est prévu selon l'invention pour la mesure de la fréquence, peut être monté par couplage direct ou sans potentiel dans le conducteur d'alimentation du bobinage ou peut être raccordé avantageusement à la sortie du comparateur à fenêtre Un comparateur effectue la comparaison de la fréquence avec une fréquence de référence Lorsque l'écart entre la fréquence et une fréquence de référence atteint une valeur prescrite, il est possible d'en tirer un signal correspondant qui donne une5 information sur le fait que l'embrayage est correctement serré ou desserré Les écarts de fréquence proviennent du meter, which is provided according to the invention for the measurement of the frequency, can be mounted by direct coupling or without potential in the supply conductor of the winding or can be advantageously connected to the output of the comparator window A comparator makes the comparison of the frequency with a reference frequency When the difference between the frequency and a reference frequency reaches a prescribed value, it is possible to draw a corresponding signal which gives information that the clutch is correctly tightened or loosened Frequency differences come from the

fait que, lorsque l'embrayage n'est pas correctement serré, l'entrefer dans le circuit magnétique de l'embrayage est trop grand ou trop faible, de sorte que l'inductance du10 bobinage varie par suite de la linéarisation ou de la non- linéarisation de la courbe caractéristique du magnétisme. that, when the clutch is not properly tightened, the air gap in the magnetic circuit of the clutch is too large or too small, so that the winding inductance varies as a result of linearization or non-linearity. - linearization of the characteristic curve of magnetism.

L'invention va être décrite plus en détail à l'aide d'un circuit représenté sur le dessin sur lequel: la Figure 1 est un schéma synoptique du montage d'un circuit selon l'invention et les Figures 2 et 3 sont des graphiques représentant les impulsions à l'état de serrage et de desserrage de l'embrayage. Dans le circuit représenté sur la Figure 1, une résistance série 2 est montée du côté de la masse et une source de courant 3, qui est connectée à une tension d'alimentation Us, est montée du côté de l'alimentation en courant en série avec le bobinage 1 d'un embrayage électromagnétique La source de courant 3 comprend une entrée de commande 4 qui est connectée à la sortie d'un comparateur 5 Une entrée du comparateur 5 est connectée à une source 6 de tension de référence qui produit un seuil supérieur de comparaison U 1 +,a U 1 ainsi que Ul + a U 2 et un seuil inférieur de comparaison de U, -g\U 1 ainsi que U 2 -30 zÉU 2 en fonction de la position d'un commutateur 7 L'autre entrée du comparateur 5 reçoit d'un amplificateur 8 de tension alternative la tension que la résistance série 2 fait chuter et qui est proportionnelle au courant circulant dans le bobinage 1 Un fréquence- mètre 9 branché sur la35 sortie du comparateur 5 comprend un détecteur de phase 10 à sélection de fréquence Une fréquence de référence f R est envoyée pour comparaison au détecteur de phase 10 en plus de la fréquence f M de la mesure La fréquence de référence f R est produite par un oscillateur 11 commandé en tension et dont l'entrée de la tension de commande est connectée au commutateur 7 Le fréquence-mètre 9 du type 4046 comprend5 une sortie à trois états, de sorte qu'un signal donnant la valeur et le sens de l'écart de la fréquence f M de la mesure par rapport à la fréquence de référence f R peut être prélevé sur le diviseur de tension 12 dont Ri = R 2 Le fréquence- mètre 9 peut aussi bien être couplé par10 l'intermédiaire d'un pré- amplificateur auxiliaire dans le conducteur de connexion du bobinage 1 et de la résistance The invention will be described in more detail by means of a circuit shown in the drawing in which: FIG. 1 is a block diagram of the circuit assembly according to the invention and FIGS. 2 and 3 are graphs representing the pulses in the clamping and unclamping state of the clutch. In the circuit shown in FIG. 1, a series resistor 2 is mounted on the ground side and a current source 3, which is connected to a supply voltage Us, is mounted on the side of the series power supply. with the coil 1 of an electromagnetic clutch The current source 3 comprises a control input 4 which is connected to the output of a comparator 5 An input of the comparator 5 is connected to a source 6 of reference voltage which produces a threshold higher comparison U 1 +, has U 1 and UI + U U 2 and a lower comparison threshold of U, -G \ U 1 and U 2 -30 zÉU 2 depending on the position of a switch 7 L Another input of the comparator 5 receives from an alternating voltage amplifier 8 the voltage that the series resistor 2 drops and which is proportional to the current flowing in the coil 1 A frequency meter 9 connected to the output of the comparator 5 comprises a detector phase 1 0 to frequency selection A reference frequency f R is sent for comparison to the phase detector 10 in addition to the frequency f M of the measurement The reference frequency f R is produced by a voltage-controlled oscillator 11 and whose input the control voltage is connected to the switch 7 The 4046-type frequency meter 9 comprises a tri-state output, so that a signal giving the value and the direction of the deviation of the frequency f M from the measurement by reference to the reference frequency f R can be taken from the voltage divider 12 whose Ri = R 2 The frequency-meter 9 can also be coupled via an auxiliary pre-amplifier into the winding connection conductor 1 and resistance

série 2 ou à la sortie de l'amplificateur 8 Le fréquence- series 2 or the output of the amplifier 8 The frequency-

mètre détecte dans chaque cas la fréquence f M de la fraction du courant alternatif circulant dans le bobinage 1. La Figure 2 représente les impulsions pour l'état meter detects in each case the frequency f M of the fraction of the alternating current flowing in the coil 1. Figure 2 shows the pulses for the state

dans lequel le commutateur 7 est placé sur UON, c'est-à- in which the switch 7 is placed on UON, i.e.

dire dans lequel l'embrayage doit être serré Pour cet état d'embrayage, les tensions de seuil + a U 1 et U, 'U apparaissent à l'une des entrées du comparateur 5 Le courant qui circule dans ce cas dans le bobinage 1 est représenté sur la Figure 2 1 pour l'état d'embrayage incorrect et sur la Figure 2 2 pour l'état d'embrayage correct Les impulsions correspondant à l'état d'embrayage incorrect et apparaissant à la sortie de l'amplificateur 8 et à la sortie du comparateur 5 sont représentées sur les Figures 2 3 et 2 5 et, pour l'état d'embrayage correct, sur In this clutch state, the threshold voltages + a U 1 and U, U appear at one of the inputs of the comparator 5. The current flowing in this case in the winding 1 is shown in Figure 2 1 for the incorrect clutch state and in Figure 2 for the correct clutch state The pulses corresponding to the incorrect clutch state and appearing at the output of the amplifier 8 and at the output of the comparator 5 are shown in Figures 23 and 25 and, for the correct clutch condition, on

les Figures 2 4 et 2 6.Figures 24 and 26.

Dans l'état représenté sur les Figures 3 1 3 6 et de manière analogue à celle de la Figure 2, alors que le commutateur 7 est sur UOFF, les différences avec l'état d'embrayage résident dans le fait qu'il faut que l'embrayage soit desserré et les différences par rapport à l'état d'embrayage résident dans le fait que les seuils de comparaison U 2 + 4 U 2 et U 2 a U 2 sont suffisamment bas pour que la valeur réelle du courant circulant dans le bobinage 1 et telle que représentée sur les Figures 3 1 et 3 2 ne provoquent pas le serrage de l'embrayage, c'est-à-dire que l'embrayage à l'état normal est desserré de manière certaine. Selon que l'embrayage est serré ou desserré, le courant circulant par le bobinage comprend une fraction alternative de fréquence différente La fréquence t M et la durée Tm de la période sont mesurées par le fréquence-mètre 9 et comparées à une fréquence de référence f R, Selon que la fréquence mesurée f M est plus grande ou plus petite que la fréquence de référence f R' il est possible de savoir d'après la différence de fréquences si l'embrayage est serré ou desserré de façon correcte. La fréquence de référence f R peut avantageusement être calculée de manière qu'elle soit située au milieu entre les deux écarts de fréquence L'entrée de commande de l'oscillateur 11 offre la possibilité d'adopter des In the state shown in Figures 3 1 3 6 and similarly to that of Figure 2, while the switch 7 is on UOFF, the differences with the clutch state reside in the fact that it is necessary that the clutch is loose and the differences with respect to the clutch state reside in the fact that the comparison thresholds U 2 + 4 U 2 and U 2 a U 2 are sufficiently low for the actual value of the current flowing in the winding 1 and as shown in Figures 3 1 and 3 2 do not cause the clamping of the clutch, that is to say that the clutch in the normal state is reliably released. Depending on whether the clutch is tightened or loosened, the current flowing through the winding comprises an alternating fraction of a different frequency. The frequency t M and the duration Tm of the period are measured by the frequency-meter 9 and compared with a reference frequency f R, Depending on whether the measured frequency f M is greater or smaller than the reference frequency f R 'it is possible to know from the frequency difference whether the clutch is correctly tightened or loosened. The reference frequency f R may advantageously be calculated so that it is located in the middle between the two frequency deviations. The control input of the oscillator 11 offers the possibility of adopting

fréquences de référence f R différentes pour l'état d'embrayage et l'état de débrayage. different reference frequencies f R for the clutch state and the clutch state.

Claims

CLAIM

An electromagnetic clutch control circuit, wherein the coil of the electromagnet communicates with a switchable current source and in which an ampere meter is connected in series with the coil of the electromagnet, characterized in that that the winding (1) is connected to the current source (3) in the clutch state and, in the disengaged state, the current source (3) is connected to a window comparator (5) 1 by a control input of the latter, in that an AC voltage amplifier (8) is associated with an ampere-meter, its output being connected to the first input of the window comparator (5), in that the second input of the comparator (5) is connected to a source (6) of reference voltage which comprises two comparison thresholds which are a function of the clutch signal and the

disengagement signal and in that a frequency-meter (9) provided for measuring the frequency of the fraction of the alternating current flowing in the winding (1) is connected to a comparator (10) at the second input of which a generator (11) reference frequency is connected.