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Schlupfüberwachung an Kupplungen r Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur digitalen Schlupfberwachung einer mit veränderlicher Drehzahl betreibbaren Kupplung,
deren Antriebs- und Abtriebsteil je ein Impulsgeber zugeordnet ist sowie eine digitale
Überwachungseinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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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 antriebsseitige Drehzahl, Zur Erfassung dieser Drehzahlen
werden vorteilhafterweise Impulsgeber angewendet, 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 Alarmmeadung
oder zur Abschaltung des Antriebsmotors dienen.
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Aus der schweizerischen Patentschrift Nr.492 220 ist eine Einrichtung
zur Erfassung von Drehzahldifferenzen zwischen Kupplungshälften bekannt, die mit
elektronischen Schaltelementen arbeitet. Bei dieser Anordnung wird der Ausgang einen
mit d.er cinen Kupplungshälfte verbundenen Impulsgebers an den eteigang einer Zwischenstufe
geschaltet, die eine elektronische Speicherschaltung enthält und an den Eingang
einer UND7Schaltung 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 Erfas-sung verschiedengroßen
Schlupfes verändert werden kann und zur Abschaltung des Antriebsmotors dient, wenn
der Schlupf ein bestimmtes Maß überschreitet.
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Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist insbesondere,
daß
zur Vermeidung der hlarmauslösung 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 Abtriebsimpuls 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 Abtriebsseite zur gleichen
Zeit ein Impuls vorliegt, keine klare Aussage darüber möglich ist, ob nun Schlupf
vorhanden ist oder nicht.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile
der bekannten Anordnung zu vermeiden und ein im Prinzip anderes Verfahren anzugeben
und eine prinzipiell anders aufgebaute Uberwachungseinrichtung zu schaffen, mit
der auf einfache und sichere Weise die Schlupferfassung möglich ist, ohne daß unnötige
Verzögerungen oder Fehlmeldungen auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur digitalen
Schlupfüberwachung dadurch gelöst, daß durch den ersten Antriebsimpuls, der bei
gleichvielen Sollimpulsen beider Kupplungsteile einem Abtriebsimpuls folgt, ein
Alarmzustand vorbereitet wird und daß durch den zweiten Antriebsimpuls, der demselben
Abtriebsimpuls folgt, der vorbereitete Alarm ausgelöst und ein Alarmimpuls abgegeben
wird.
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Eine zweckmäßige, schaltungsmäßige Realisierung zur
Durchführung
dieses Verfahrens besteht in einer digitalen Überwachungseinrichtung, die eine Auswahllogik
enthält, die immer dann einen Impuls abgibt, wenn entweder der Antriebs- und der
Abtriebsimpuls gleichzeitig anstehen oder einer von beiden noch ansteht, wenn unmittelbar
vorher beide anstanden, die weiterhin einen ersten elektronischen Speicher enthält,
der an seinem Ausgang den vorbereiteten Alarmzustand angibt, wenn er vorher keinen
Impuls führte und ein Antriebsimpuls anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls
vorlag, oder wenn er vorher einen Impuls führte und entweder ein Antriebsimpuls
anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls vorhanden war oder An- und Abtriebsimpuls
gleichzeitig anstanden und kein Alarmimpuls vorlag, die weiterhin einen zweiten
elektronischen Speicher enthält, der mit seinem einen Ausgang den Ausgang der gesamten
Überwachungseinrichtung bildet und dann den Alarmimpuls abgibt, wenn er vorher keinen
Impuls führte und ein Antriebsimpuls anstand, keine Koinzidenz von An- und Abtriebsimpuls
vorlag und am Ausgang des ersten Speichers ein Impuls vorhanden war, oder der einen
Alarmimpuls abgibt, wenn er bereits einen Impuls führte, und ein Antriebs impuls
und nicht gleichzeitig ein Abtriebsimpuls anstand, und die schließlich dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Auslösung der beiden Speicher zur Abgabe ihrer Ausgangsimpulse durch
eine Flanke eines Taktimpulses erfolgt, der dann ansteht, wenn entweder ein An-
oder Abtriebsimpuls vorliegt.
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Die digitale Überwachungseinrichtung enthält zweckmäßigerweise als
Speicher bistabile Kippstufen, denen vorbereitende Eingänge zugeführt sind und die
durch
die Rückflanke des Taktimpulses in beiden Lagen auslösbar
sind.
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Ein zweckmäßiger Aufbau der Auswahllogik, die in vorteilhafter Weise
bei Impulsgleichstand Fehler vermeidet, die durch Toleranzen des zeitlichen Auftretens
der An- und Abtriebsimpulse auftreten können, besteht darin, daß sie aus drei UND-Gliedern,
deren Ausgänge in einem ODER-Glied zusammengefaßt und einer Inverterstufe zugeführt
sind, aufgebaut ist, und daß einer der UND-Schaltungen als Eingänge der An- und
der Abtriebsimpuls und daß den beiden anderen UND-Schaltungen der Ausgang als ein
Eingang und entweder der Antriebs- oder Abtriebsimpuls als jeweils zweiter Eingang
zugeführt ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der digitalen Überwachungseinrichtung
besteht weiterhin darin, daß zwischen dem Impulsgeber der Abtriebsseite und dem
Eingang der digitalen Überwachungseinrichtung eine monostabile Kippstufe als Impulsformer
vorgesehen ist.
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Dadurch wird sichergestellt, daß auch bei stehender Abtriebswelle
kein Dauerimpuls abgegeben werden kann.
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In vorteilhafter Weise erlauben das erfindungsgemäße Verfahren und
die erfindungsgemäße digitale Überwachungseinrichtung die Vermeidung der Nachteile
der bekannten Einrichtung zur Schlupfüberwachung. Es wird ein prinzipiell anderer
Weg angegeben und bei der Durchführung werden anstelle der nicht einfach zu überschauenden,
zahlreichen Einflußfaktoren unterliegenden elektronischen Zeitglieder nur logische
elektronische Schaltglieder verwendet.
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Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten schaltungsmäßigen
Ausführungsbeispieles das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schaltung
näher erläutert, sowie anhand eines Impulsbildes der Impulsablauf näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen digitalen
Überwachungseinrichtung und Fig. 2 schematisch verschiedene Impulsphasen, die bei
verschiedenen Drehzahl- und Schlupfkonstellationen möglich sind.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung weist zwei Eingänge 1 und 2 auf.
Am Eingang 1 werden die von dem Impulsgeber der Antriebsseite herrührenden Antriebsimpulse
a eingegeben und am Eingang 2 werden die von dem Impulsgeber der Abtriebsseite herrührenden
Abtriebsimpulse b in 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.
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Die Antriebs- und Abtriebsimpulse a und b werden den Eingängen einer
Auswahllogik 4 zugeführt, an deren Ausgängen die Impulse c und g anstehen. Die Auswahllogik
ist im Ausführungsbeispiel aus drei UND-Schaltungen 5, 6 und 7 und einer ODER-Schaltung
8a sowie einer Inverterstufe 8b aufgebaut. Der UND-Schaltung 5
wird
als Eingang der Antriebs impuls a und der Abtriebsimpuls b zugeführt, Der UND-Schaltung
6 wird als Eingang der Antriebsimpuls a und der Ausgangsimpuls c der ODER-Schaltung
8a 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 Inverterstufe 8b wird als Eingang der Impuls c zugeführt, der am
Ausgang dieser Inverterstufe als invertierter Impuls t erscheint.
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Die Auswahllogik 4 hat die Aufgabe, festzustellen, ob die An- und
Abtriebsimpulse sich ganz oder teilweise zeitlich überdecken. Der Ausgangsimpuls
c steht dann an, solange einer der beiden Impulse a oder b noch ansteht, wenn vorher
beide zusammen vorhanden waren, d. h. wenn sie sich vorher zeitlich überdeckt haben.
Durch diese Art der Schaltung innerhalb der Auswahllogik 4 werden Fehler ausgeschaltet,
die bei Impulsgleichstand durch Toleranzen des zeitlichen Auftretens der Antriebsimpulse
a und Abtriebsimpulse b auftreten können.
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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 Sr cher 10 und 11 erst dann schalten, wenn in den einzelnen Feldern
an Vorbereitungseingängen die richtigen Signale anstehen.
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Dem oberen Feld des Speichers 10, dessen Ausgang mit Q1 bezeichnet
ist, werden als Vorbereitungseingänge
die Antriebsimpulse a und
der Ausgangs impuls 4 des Inverters 8b zugeführt Dem anderen Feld des elektronischen
Speichers, dem Feld Q/1, wird ein Eingang als vorbereitender Eingang zugeführt.
Dieser Eingang ist entweder der negierter Ausgang einer UND-Schaltung 12 oder der
negierte Ausgang einer UND-Schaltung 13.
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Die Eingänge der UND-Schaltung 12 sind die Antriebsimpulse a und der
Ausgangsimpuls t des Inverters 8b.
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Die Eingänge der UND-Schaltung 13 sind der Ausgang c der Auswahllogik
4 und der Ausgang Q2 des zweiten elektronischen Speichers 11.
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Der Speicher 10 arbeitet mit den beiden UND-Schaltungen 12 und 13
und einer zusätzlichen ODER-Schaltung 13a sowie einem Inverter 13b und den vorbereitenden
Eingängen im oberen Peld folgendermaßen zusammen: Der Ausgang Q1 führt nach einem
Taktimpuls, d. h. Rückflanke eines Impulses e von der ODER-Schaltung 9, wenn er
vorher keinen Impuls geführt hat, d. h. Q und ein Antriebsimpuls a anstand, ohne
daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls b vorhanden war, oder wenn er vorher einen Impuls
Q1 führte und entweder ein Antriebsimpuls a anstand, ohne daß gleichzeitig ein Abtriebsimpuls
b vorhanden war - dies entspricht dem Impuls g - oder An- und Abtriebsimpuls gleichzeitig
anstanden, d. h. c; und der Ausgang des zweiten Speichers 11 keinen Impuls führte,
was dem Impuls Q2 entspricht. Der Ausgangsimpuls Q1 des elektronischen Speichers
10 bedeutet, daß der Alarm vorbereitet ist, und zwar nach einem Antriebsimpuls.
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Der Takt impuls e nach einem Abtriebsimpuls b schaltet den Ausgangsimpuls
Q1 nicht ein oder, wenn ein Impuls
am Ausgang Q1 anstand, schaltet
er diesen dann ab, falls der Abtriebsimpuls b nicht gleichzeitig mit einem Antriebsimpuls
a auftrat, wobei außerdem der Ausgang Q2 des zweiten Speichers keinen Impuls führte.
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Dem zweiten elektronischen Speicher 11 sind im oberen, dem Q2-Feld,
drei vorbereitende Eingänge zugeordnet. Diese sind zum einen der Antriebsimpuls
a, dann der Ausgangsimpuls Q1 des ersten Speichers 10 und schließlich der Ausgangsimpuls
g der Auswahllogik 4.
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Dem zweiten Feld, dem Q2-Feld, ist als vorbereitender Eingang eine
UND-Schaltung 14 vorgeschaltet. Der UND-Schaltung 14 wird als ein Eingang der Antriebsimpuls
a zugeführt und als zweiter Eingang der Ausgangsimpuls g der Auswahllogik 4.
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Der Speicher 10 arbeitet mit den vorbereitenden Eingängen und der
vorgeschalteten invertierten UND-Schaltung 14 in folgender Weise zusammen: Am Ausgang
Q2 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 g entspricht, sowie am Ausgang
des Speichers 10 ein Impuls Q1 anstand. Falls der Ausgang Q2 einen Impuls führte,
bleibt dieser Impuls bestehen, wenn vor den Takt impuls e ein Antriebsimpuls a anstand
und nicht gleichzeitig ein Abtriebsimpuls vorlag. Ein Taktimpuls e nach einem Abtriebsimpuls
b schaltet den Impuls am Ausgang Q2 nicht ein, wenn er noch nicht anstand, oder
er schaltet den Impuls am Ausgang Q2 ab, wenn vorher ein solcher anstand.
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Ein Impuls Q2 am Ausgang des Speichers 11 bedeutet Schlupfalarm. Dieser
Impuls kann durch nachgeschaltete Schaltglieder aufbereitet werden und belspielsweise
fur die Abschaltung des Antriebsmotors verwendet werden. Es kann außerdem zweckmäßig
sein, daß der Alarmimpuls nach dem Einschalten des Antriebes während der Anlaufphase
für eine vorwählbare Zeitspanne unterdrückt wird0 In Fig. 2 sind in einem Impulsdiagramm
die wesentlichen Impulskonstellationen eingezeichnet. Die wesentlichen Impulse sind
der Antriebsimpuls a, der Abtriebsimpuls b9 der Impuls c der Auswahllogik 4, der
invertierte Impuls t der Auswahllogik 4, der Ausgangs impuls Q1 dew Speichers 10
und der Ausgangsimpule Q2 des Speichers 11, In der mit 1 bezeichneten ersten Spalte
ist die Im pulskonstellation normal d h0 es tritt kein Alarm auf. Die Spalte 2 zeigt
zwei Antriebs impulse a und einen Abtriebsimpuls b, keinen Impuls c? dafür jedoeh
einen recht langen Impuls Q1. Bei Beendigung des zweiten Taktimpulses e beginnt
der Impuls Q2, der den Alarmzustandanzeigt. In der mit 3 bezeichneten Phase tritt
ein Doppelimpuls auf, d. h. es liegt ein Antriebsimpulsa und ein Abtriebsimpuls
b vor, die sich teilweise überdecken, und mit der Rückflanke des Taktimpulses e
wird der vorbereitende Alarmimpuls Qq abgeschaltet. Damit wird der aus der Phase
2 noch anstehende Alarmimpuls Q2 abgeschaltet0Es istsomit Ende des Alarme gegeben0
Die Spalte 4 zeigt einen Doppelimpuls, d. h. esliegt sowohl einAntriebsimpuls a
als auch ein Atrebsimpuls
b, teilweise übereinstimmend, vor und
es werden weder eine Alarmvorbereitung durch Q1 noch ein Alarm durch Q2 gegeben.
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In der mit 5 bezeichneten großen Spalte des Impulsdiagramms wird eine
Alarmvorbereitung gezeigt, d. h., daß der alarmvorbereitende Impuls Q1 auch nach
einem Doppelimpuls anstehen bleibt. Hierbei ist besonders deutlich die Funktion
der Auswahllogik 4 erkennbar.
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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 Antriebsimpuls a folgt.