DE2125178C3 - Schaltungsanordnung zur Schlupfüberwachung an Kupplungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur digitalen Schlupfüberwachung einet mit veränderlicher Drehzahl betreibbaren Kupplung, deren Antriebs- und Abtriebsteil je ein Impulsgeber zur Abgabe gleich vieler Impulse pro UmdreViung zugeordnet ist.

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

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 23 756 ist eine Einrichtung zur Erfassung von Drehzahldifferenzen zwischen Kupplungshälften bekannt, die mit elektronischen Schaltelementen arbeitet. Bei dieser Anordnung wird der Ausgang eines mit der einen Kupplungshälfte verbundenen Impulsgebers an den Setzeingang einer Zwischenstufe, die eine elektronische Speicherschaltung enthält, und an den Eingang einer UND-Schaltung geschaltet, und weiterhin wird bei dieser bekannten Anordnung der Ausgang des mit der anderen Kupplungshälfte verbundenen Impulsgebers an den Löscheingang der genannten Zwischenstufe geschaltet, deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der UND-Schaltung verbunden ist. Der Ausgang dieser UND-Schaltung stellt das Überwachungssignal dar, das dann in weiteren Schaltungsteilen noch zur Erfassung verschieden großen Schlupfes verändert werden kann und zur Abschaltung des Antriebsmotors dient, wenn der Schlupf ein bestimmtes Maß überschreitet.

Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist insbesondere, daß /ur Vermeidung der Alarmauslösung durch ein und denselben Antriebsimpuls eine elektronische Speicherschaltung, d. h. ein Zeitglied, vorgesehen ist, durch das das Ausgangssignal der Zwischenstufe verzögert werden muß, bis der Antriebsimpuls vorüber ist, daß der Ahiricbsimpuls zur Vermeidung von Fehlalarm durch Toleranzen des zeitlichen Auftretens

der Impulse bei Impulsgleichstand eine größere Dauer haben muß, die auf die Toleranzen abgestimmt sein muß, und daß schließlich bei Auftreten von Doppelimpulsen, d. h., wenn sowohl von der Antriebsseite als auch von der Abtriebssrite zur gleichen Zeit ein Impuls vorliegt, keine klare Aussage darüber möglich ist, ob nun Schlupf vorhanden ist oder nicht.

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

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zeitgliedfreie Mittel vorgesehen sind, die einen Alarmzustand vorbereiten, wenn ein erster Antriebsimpuls einem Abtriebsimpuls folgt, und daß weitere zeitgliedfreie Mittel vorgesehen sind, die den vorbereiteten Alarm auslösen oder als Alarmimpuls schalten, wenn der zweite Aniriebsimpuis demselben Abtriebsimpuls folgt.

Eine zweckmäßige, schaltungsmäßige Weiterbildung der erfindungsgemaßen Schaltungsanordnung enthält Anspruch 2.

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

Ein zweckmäßiger Aufbau der Auswahllogik, die in vorteilhafter Weise bei Impulsgleichstand Fehler vermeidet, welche durch Toleranzen des zeitlichen Auftretens der An- und Abtriebsimpulse auftreten können, besteht darin, daß sie aus drei UND-Schaltun- J5 gen, deren Ausgänge in einer ODER-Schaltung mit Ausgang zusammengefaßt und einer Inverterstufe zugeführt sind, aufgebaut ist, und daß einer der UND-Schaltungen als Eingänge der An- und Abtriebsimpuls und uaß den beiden anderen UND-Schaltungen der Ausgang der ODER-Schaltung als ein Eingang und entweder der Antriebs- oder Abtriebsimpuls als jeweils zweiter Eingang zugeführt ist.

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

Schließlich kann der Vorbereitungseingang für die Rückstellung des Alarmzustandes vom Ausgang eines Inverters gebildet sein, dem über eine ODER-Schaltung entweder über eine UND-Schaltung der negierte Alarmimpuls und der Ausgangsimpuls der Auswahllogik zugeführt wird oder über eine zweite UND-Schaltung der invertierte Ausgangsimpuls der Auswahllogik und ein Antriebsimpuls zugeführt wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erlaubt ·■" die Vermeidung der Nachteile der bekannten Einrichtung zur Schlupfiibcrwachung. Rs wird ein prinzipiell anderer Weg angegeben, und es werden an Stelle der nicht einfach zu überschauenden, zahlreichen Einflußfaktorcn unterliegenden elektronischen Zeitglieder nur ■■ logische elektronische .Schaltglieder verwendet.

Im folgenden wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten schaltungsmäßigen Ausfiihrungsbeispieles die erfindungsgemäße Schaltung näher erläutert sowie an Hand eines Impulsbildes der Impulsablaui nähe^r erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der digitalen Überwachungseinrichtung und

Fig. 2 schematisch verschiedene Impulsphasen, die bei verschiedenen Drehzahl- und Schlupfkonstellationen möglich sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung weist zwei Eingänge 1 und 2 auf. Am Eingang 1 werden die von dem impulsgeber der Antriebsseite herrührenden Antriebsimpuls a eingegeben, und am Eingang 2 werden die vor, dem Impulsgeber der Abtriebsseite herrührenden Abtriebsimpuise bm die Überwachungseinrichtung eingegeben. Der Eingang 2 ist auf einen Impulsformer 3 geschaltet, der als monostabile Kippstufe ausgebildet ist und dafür sorgt, daß auch bei stehender Abtriebswelle, d. h. bei 100% Schlupf, keine Dauerimpulse gegeben werden.

Die Antriebs- und Abtriebsimpu!...- a und b werden den Eingängen einer Auswahiiogik 4 zugeführt, an deren Ausgängen die Impulse c und c anstehen. Die Auswahllogik ist im Ausführungsbeispiel aus drei UND-Schaltungen 5, 6 und 7 und einer ODER-Schaltung Ba -owie einer Inverterstufe Sbaufgebaut.

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

Aus den Antriebsimpulsen a und den Abtriebsimpulsen b wird in einer ODER-Schaltung 9 ein Taktgeberimpuls e erzeugt, dessen Rückflanke dazu benutzt wird, zwei elektronische Speicher 10 und 11 zu steuern. Diese Taktimpulse können jedoch die elektronischen Speicher 10 und Il erst dann schalten, wenn in den einzelnen FeId^¹Ii an Vorbereitungseingängen die richtigen Signale anstehen.

Dem oberen FcM des Speichers 10, dessen Ausgang mit Q] bezeichnet ist, werden als Vorbei eitungseingänge die Antriebsimpulse a und der Ausgangsimpuls cdes Inverters Sb zugeführt. Dem anderen Feld des elektronischen Speichers, dem Feld Qi, wird ein Eingang als vorbereitender Eingang zugeführt. Dieser Eingang ist entweder der negictc Ausgang einer UND-Schaltung 12 oder der negierte Ausgang einer UND-Schaltung 13. Die Eingänge der UND-Schaltung 12 sind die Anlriebsimpulse a und der Ausgang.sirnpuls c des Inverters Sb. Die Eingänge der UND-Schaltung 13 sind der Ausgang euer Auswahllogik 4 und der Ausgang Qi des zweiten elektronischen Speichers 11.

Der Speicher 10 arbeitet mit den beiden UND-Schal-

Hingen 12 und 13 und einer /iisätzlichen ODER-Schallung 13,i sowie einem Inverter 1 i/uind den vorbereitenden Eingängen im oberen Feld folgendermaßen 7iis;immrn: Der Ausgang Q, führt nach einem Taktimpuls, el. h. Riickflanke eines Taktgeberimpulses c von der ODER-Schaltung 9, wenn er vorher keinen Impuls geführt hat. d.h. Q₁. und ein Aniricbsimpuls a anstand, ohne daß gleich/eilig ein Abtriebsimpuls b vorhanden war, oder wenn er vorher einen Impuls Q\ führte und entweder ein Antriebsimpuls α anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls b vorhanden war — dies entspricht dem Impuls r — oder An· und Abtriebsimpuls gleichzeitig anstanden, d. h. c\ und der Ausgang des zweiten Speichers Il keinen Impuls führte, was dem Impuls Qi entspricht. Der Ausgangsimpuls Q₁ des elektronischen Speichers 10 bedeutet, daß der A.arm vorbereiicl ist, und zwar nach einem Antriebsimpuls.

Der Taktgeberimpuls c nach einem Abtriebsimpuls b schaltet den Ausgangsimnuls Q\ nicht ein oder, wenn ein Impuls am Ausgang Q, anstand, schaltet er diesen dann ab. falls der Abtriebsimpuls b nicht gleichzeitig mit einem Antriebsimpuls a auftrat, wobei außerdem der Ausgang Q₁ des zweiten Speichers keinen Impuls führte. Dem zweiten elektronischen Speicher Il sind im oberen, dem y.-Feld. drei vorbereitende Eingänge zugeordnet. Diese sind zum einen der Antriebsimpuls a, dann der Ausgangsimpuls Q₁ des ersten Speichers 10 und schließlich der Atisgangsimpuls cder Auswahllogik 4. Dem zweiten Feld, dem (J-FeId, ist als vorbereitender Eingang eine UND-Schaltung 14 vorgeschaltet. Der UND-Schaltung !4 wirdals ein Eingang der Antriebsimpuls a zugeführt und als zweiter Eingang der Ausgangsimpuls cder Auswahllogik 4.

Der Speicher 11 arbeitet mit den vorbereitenden Eingängen und der vorgeschalteten invertierten UND-Schaltung 14 in folgender Weise zusammen: Am Ausgang Qi steht nach einem Taktimpuls e ein Impuls an. wenn_ vorher kein Impuls vorhanden war. was dem Impuls Q₂ entspricht, und ein Antriebsimpuls a anstand, wenn keine Koinzidenz von An- und Abtriebsimpuls vorlag, was c entspricht, sowie am Ausgang des Speichers 10 ein Impuls Q\ anstand. Falls der Ausgang Q: einen Impuls führte, bleibt dieser impuls bestehen, wenn vor dem Taktimpuls e ein Antriebsimpuls a anstand und nicht gleichzeitig ein Abtriebsimouls vorlag. Ein Taktgeberimpuls e nach einem Abtriebüimpuls b schaltet den Impuls am Ausgang Q₂ ab. wenn vorher ein solcher anstand.

Ein Impuls Q₇ am Ausgang des Speichers 11 bedeutet Schlupfalarm. Dieser Inpuls kann durch nachgesrhaltetc Schaltglieder aufbereitet werden und beispielsweise für die Abschaltung des Antriebsmotors verwendet ι werden. Ils kann außerdem zweckmäßig sein, daß der Alarmimptils nach dem Einschalten des Antriebes wahrend der Anlaufphasc für eine vorwählbare Zeitspanne unterdruck! wird.

In Γ i g. 2 sind in einem Impiilsdiagramm die in wesentlichen Impulskonstellationen eingezeichnet. Die wesentlichen Impulse sind der Antriebsimpuls ,·), der Abiricbsimpuls b. der Impuls cder Auswahllogik 4. der Taklgeberimpuls c, der Atisgangsimpuls Q₁ des Speichers 10 und der Ausgangsimpuls Qi des Speichers 11.
Ii In der mit I bezeichneten ersten Spalte ist die Impulskonstellation normal, d. h., es tritt kein Alarm auf. Die Spalte 2 zeigt zwei Antricbsimpulse a und keinen Abtriebsimpuls b. keinen Impuls c. dafür iedoch einen recht langen Impuls Q_h Bei Beendigung des zweiten Taktimpulses e beginnt der Impuls Q₂, der den Alarm/ustand anzeigt. In der mit 3 bezeichneten Phase tritt ein Doppelimpuls auf. d. h.. es liegt ein Antriebsimpuls a und ein Abtriebsimpuls b vor, die sich teilweise überdecken, und mit der Riickflanke des Taktimpulses e r> wird der vorbereitende Alarmimpuls Q\ abgeschaltet. Damit wird der aus der Phase 2 noch anstehende Alarmimpul* Q₁ abgeschaltet. Es ist somit Ende des Alarms gegeben.

Die Spalte 4 zeigt einen Doppelimpuls, d. h.. es liegt sowohl ein Antriebsimpuls a als auch ein Abtriebsimpuls

b. teilweise übereinstimmend, vor, wv.<\ es werden weder eine Alarmvorbercitung durch Q, noch ein Alarm durch (^gegeben.

In der mit 5 bezeichneten großen Spalte des Impulsdiagramms wird eine Alarmvorbercitung gezeigt,

d. h., daß der alarmvorbereitende Impuls Q, auch nach einem Doppelimpuls anstehen bleibt. Hierbei ist besonders deutlich die Funktion der Auswahllogik 4 erkennbar. Ohne deren besondere Gestaltung wäre bei dem zweiten Antriebsimpuls a in dieser Phase 5 ein Alarmsignal fällig, obwohl ein Abtriebsimpuls vorher kam. Die Erhaltung der Alarmvorbereitung trotz Doppelimpulses ist insbesondere bei schleichendem Schlupf wichtig, damit eventuell der notwendige Alarm unverzüglich gegeben werden kann. Die Phase 5 kann wieder in Normalzustand übergehen, wenn ein einzelner Abtriebsimpuls b folgt oder es kann Alarm gegeben werden, wenn ein Antrmbsimpuls a folgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur digitalen Schlupfüberwachung einer mit veränderlicher Drehzahl ϊ betreibbaren Kupplung, deren Antriebs- und Abtriebsteil je ein Impulsgeber zur Abgabe gleich vieler Impulse pro Umdrehung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zeitgliedfreie Mittel (4,

10) vorgesehen sind, die einen Alarmzustand (Q\) to vorbereiten, wenn ein erster Antriebsimpuls (a) einem Abtriebsimpuls (b) folgt, und daß weitere zeitgliedfreie Mittel (11) vorgesehen sind, die den vorbereiteten Alarm (Qi) auslösen oder als Alarmimpuls (Qi) schalten, wenn der zweite Antriebsim- '5 puls (^demselben Abtriebsimpuls (b) folgt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswahllogik (4) vorgesehen ist, die immer dann einen Impuls fc^abgibt, wenn entweder dir Antriebs- (a) und der Abtriebsimpuls (b) gleichzeitig anstehen öder einer von beiden (a oder b) noch ansteht, wenn unmittelbar vorher beide Impulse (a, b) anstanden, daß ein erster elektronischer Speicher (10) vorgesehen ist, der an seinem Ausgang (Q\) den vorbereiteten Ajarmzustand angibt, wenn er vorher keinen !mpuls (Qi) führte und ein Antriebsimpuls fa,) anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls (b) vorlag, oder wenn er vorher einen Impuls (Q\) führte und entweder ein Antriebsimpuls faj anstand, ohne daß gleichzeitig ein *> Abtriebsimp'ls (b) vorhanden war (c), oder An- (a) und Abtriebsimpuls (b)gleichzeitig anstanden fc/und kein Alarmimpuls (&) vorlag, oaß ein zweiter elektronischer Speicher (ti) vorsehen ist, der mit seinem einen Ausgang (Qi) den Ausgang der J5 gesamten Überwachungseinrichtung bildet und dann den Alarmimpuls (Q2) abgibt, wenn er vorher keinen Impuls führte (Q~i) und ein Antriebsimpuls (a) anstand, keine Koinzidenz von An- und Abtriebsimpuls vorlag (c) und wenn der Ausgang des ersten *° Speichers (10) einen Impuls (Q\) führte, oder der einen Alarmimpuls abgibt, wenn er bereits einen Impuls (Qi) führte, und ein Antriebsimpuls (a) und nicht gleichzeitig ein Abtriebsimpuls (b) anstand, schließlich dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Speicher (10, 11) zur Abgabe ihrer Ausgangsimpulse (Q\, Q2) durch eine Flanke eines Taktimpulses (c) erfolgt, der dann ansteht, wenn entweder ein An- (a) oder Abtriebsimpuls (b) vorliegt. ^M

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Speicher (10,

11) bistabile Kippstufen vorgesehen sind, denen vorbereitende Eingänge zugeführt sind und die durch die Rückflanke des Taktimpulses (e) in beiden Lagen (Q₁, Q, Qi, Q2) auslösbar sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahllogik (4) aus drei UND-Schaltungen (5 bis 7) aufgebaut ist, deren Ausgänge in einer ODER-Schaltung (Sa) mit w) Ausgang ft'J/.usiimmcngcfaßt und einer Inverlcrstufe (8/>J zugeführt sind, an deren Ausgang der Impuls ^ansteht, daß der UND Schaltung (5) als Eingänge der An (a) und der Abtriebsimpuls (b) zugeführt wird und daß den beiden anderen UND-Schaltungen "' (β, 7) der Ausgang (c)i\ct ODER Schaltung (Sa) als Eingang und entweder der Antriebs- (a) oder der Abtrit'bsimpiils (b) als jeweils /weiter Eingang

zugeführt ist.

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

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbereitungseingang für die Rückstellung des Alarmzustandes (Q\) vom Ausgang eines Inverters (13ο; gebildet ist, dem über eine ODER-Schaltung (13a) entweder über eine UND-Schaltung (13) der negierte Alarmimpuls (Q2) und der Ausgangsimpuls (c) der Auswahllogik (4) zugeführt wird oder über eine zweite UND-Schaltung (12) der invertierte Ausgangsimpuls (c) der Auswahllogik (4) und ein Antriebsimpuls (a) zugeführt wird.