Elektrische Schrittschaltvorrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schrittschaltvorrichtung, die eine besonders sichere Weiterschaltung ermöglicht.
Elektrische Schrittschaltvorrichtungen sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekanntgewor den, unter anderem in elektrischen Rechenmaschinen als sogenannte Schieberegister, die vornehmlich aus einer Kette bistabiler elektronischer Kippstufen be stehen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ferner eine für die Lösung vieler Steuerungsprobleme besonders vorteilhafte, betriebssichere, mit geringem Aufwand an Schaltelementen betriebene und nach Art des Bau kastenprinzips beliebig erweiterungsfähige Schritt schaltvorrichtung, insbesondere für Schrittschaltungen in beiden Richtungen.
Die Vorrichtung ist gekenn zeichnet durch die Kombination zweier unter Zwi schenschaltung einer Verzögerungsstufe hinterein ander gelegter bistabiler Kippstufen mit einer Relais kette beliebiger Länge, in der die Wicklung eines jeden Relais - mit Ausnahme eines Endrelais bei einer nicht geschlossenen Kette - über mindestens einen Kontakt des davor liegenden Relais mit dem einen Ausgang der ersten Kippstufe verbunden und über einen Selbsthaltekontakt mit dem entsprechen den Ausgang der zweiten, verzögerten Kippstufe ver bunden ist;
und dadurch, dass die beiden benachbar ten Relais entsprechenderweise jeweils mit dem an deren Ausgang der ersten und dem entsprechenden Ausgang der zweiten, verzögerten Kippstufe ver bunden sind.
Zur Steuerung der Schaltrichtung der Vorrichtung kann zwischen die erste Kippstufe und die Relais kette ein Umschalter zum Vertauschen der beiden Ausgänge der ersten Kippstufe gelegt und die Er regerwicklung eines jeden Relais kann über einen Kontakt des vorhergehenden und über einen Kontakt des nachfolgenden Relais der Kette mit jeweils einem anderen Ausgang der ersten Kippstufe verbunden werden.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kann auch zur Lösung von Additions- und Subtraktionsauf gaben verwendet werden. Hierzu ist zweckmässig zwischen der Relaiskette und der ersten Kippstufe zum Auswählen einer Additions- oder einer Sub traktionsschaltung ein Umschalter zum Vertauschen der beiden Ausgänge der ersten Kippstufe vorge sehen.
Dabei wird die Erregerwicklung eines jeden Relais mit Vorteil über je einen Schaltkontakt des vorhergehenden Relais und einen Einweg-Gleich- richter mit einem der beiden Ausgänge der ersten Kippstufe verbunden, und die beiden benachbarten Relais sind in entsprechender Weise mit dem anderen Ausgang der ersten Kippstufe verbunden.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungs- beispiel des Erfindungsgegenstandes mit seinen ver schiedenen Variationsmöglichkeiten mehr oder min der schematisch dargestellt.
Im einzelnen zeigen: Fig.l ein Schaltdiagramm des elektronischen Schaltungsteiles der Vorrichtung, Fig.2 eine Vorrichtung gemäss der Erfindung, teilweise im Blockschaltbild, Fig.3 eine abgewandelte Form der in Fig.2 dargestellten Vorrichtung.
In Fig. 1. ist der elektronische Schaltungsteil 1 einer Schrittschaltvorrichtung dargestellt. Er umfasst zwei bistabile Kippstufen an sich bekannter Bauart mit Transistoren 2 und 3 bzw. 4 und 5. Die Ein gangsleitungen 6 und 7 der zweiten Kippstufe sind mit den Ausgangsleitungen 8 und 9 der ersten Kipp- stufe über eine symmetrisch aufgebaute und dem Aufbau der Kippstufen angepasste Verzögerungsstufe mit den Transistoren 10 und 11 verbunden.
Die erste Kippstufe ist mit zwei Eingängen 12 und 13 versehen, auf die wechselweise von einem ausserhalb der Vorrichtung liegenden, durch den Umschalter 14 symbolisch dargestellten Signalgeber einer Steuer anlage oder dergleichen Impulse gegeben werden. Die erste Kippstufe kann in an sich bekannter Weise je doch auch mit einem einzigen Eingang versehen sein.
Einem an der ersten Ausgangsklemme 15 der ersten Kippstufe auftretenden Signal entspricht also ein am entsprechenden ersten Ausgang 15' der zwei ten Kippstufe auftretendes, zeitlich verzögertes Signal. Dasselbe gilt für die zweiten Ausgänge 16 der ersten Kippstufe bzw. 16' der zweiten Kippstufe.
Wie aus dem Schaltdiagramm der Fig. 2 hervor geht, sind die Ausgänge 15, 16, 15' und 16' der elektronischen Schaltstufe 1 mit Sammelschienen ver bunden, die mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. Die Ausgänge 15 und 16 der ersten Kippstufe können dabei über ein die Schrittschaltrichtung steuerndes Relais 17 oder eine andere geeignete Um schaltvorrichtung wahlweise mit den Sammelschienen 15 und 16 oder 15" und 16" verbunden werden.
An die Sammelschienen kann eine offene oder geschlossene, aus beliebig vielen Einzelgliedern zu sammengesetzte Relaiskette angeschlossen werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur drei in einer offenen Kette angeordnete Relais 18, 19 und 20 dargestellt. Das eine Ende der Erreger wicklung eines jeden Relais, mit Ausnahme des ersten Relais 18, kann, im Beispiel des Relais 19 ge zeigt, über einen Kontakt 21 des vorhergehenden Relais 18, über die Sammelschiene 16, über einen Kontakt 22 des nächstfolgenden Relais 20 und über die mittels des Richtungssteuerrelais 17 wählbare Sammelschiene 16" mit dem gleichbezifferten Aus gang 16 der ersten Kippstufe des elektronischen Schaltungsteiles 1 verbunden werden.
Dieses Ende der Erregerwicklung eines jeden Relais kann ausser dem über einen Selbsthaltekontakt 23 mit dem Aus gang 16' der verzögerten Kippstufe des elektronischen Schaltungsteiles verbunden werden. Das andere Ende der Erregerspulen sämtlicher Relais ist auf ein ne gatives Potential gelegt.
Die Erregerwicklung des ersten Relais 18 der Relaiskette kann in nicht dargestellter Weise über einen gesonderten Schalter erregt werden. Dieses Relais kann aber auch über ein Zeitglied oder eine andere, dem gewünschten Steuerzweck angepasste Schaltung 24 von dem elektronischen Schaltungsteil aus betätigt werden.
Ausser den drei für die Schrittschaltung benötigten Kontakten 21 bis 23 können die einzelnen Relais mit einer beliebigen Anzahl von Arbeits- oder Ruhe kontakten versehen sein, die in irgendwelche Steuer verbindung gelegt sind. Bei dem dargestellten Aus führungsbeispiel ist für jedes Relais jeweils nur ein solcher Kontakt 25 vorgesehen. Anstelle der Transistoren 2 bis 5 können im Schaltungsteil 1 der Schrittschaltvorrichtung selbst verständlich auch Röhren verwendet werden. Ge gebenenfalls können dafür auch Relais verwendet werden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrich tung ist folgende: Wird bei einer Stellung des Richtungsrelais 17 in der eingezeichneten Lage und bei einem Signal am Ausgang 16 der ersten Kippstufe des elektronischen Schaltungsteiles 1 das erste Relais 18 der Relaiskette eingeschaltet, so wird über den Schaltkontakt 21 die Erregerwicklung des nachfolgenden Relais 19 an den Ausgang 16 der Kippstufe gelegt und erregt. über den Selbsthaltekontakt 23 ist das Relais 19 ausser dem an den entsprechenden verzögerten Ausgang 16' des Schaltungsteiles 1 gelegt, so dass das Relais 19 nunmehr unabhängig vom Erregungszustand des Re lais 18 - ausschliesslich abhängig vom Schaltzustand der Kippstufen des Schaltungsteiles 1 - seine momen tane Schaltstellung beibehält.
Kippt die Stufe 1, so dass nunmehr der Ausgang 15 dieser Stufe aktiviert ist, so wird das nächstfolgende Relais 20 über den Kontakt 21' des Relais 19 an den aktiven Ausgang 15 des Schaltungsteiles 1 gelegt und erregt; seine Schaltkontakte schliessen sich, und es wird über einen Selbsthaltekontakt an den verzögerten Ausgang 15' gelegt. Das Relais 19 geht dagegen in seine Ruhe lage zurück.
Beim Kippen der Stufe 1 ist also ein Schritt schaltvorgang vom Relais 19 auf das Relais 20 erfolgt.
Wird in diesem Schaltstadium das Richtungs relais 1.7 betätigt, so dass nunmehr die Ausgänge 15 und 16 des elektronischen Schaltungsteiles mit den Sammelschienen 15" bzw. 16" verbunden sind, ändert sich zunächst am Erregungszustand des Relais 20 nichts, da es nach wie vor über den verzögerten Ausgang 15' des Schaltungsteiles 1 erregt bleibt. Kippt die Stufe 1 erneut, so wird wiederum der Ausgang 16 des Schaltungsteiles 1 aktiviert und über die Leitung 16" und den Kontakt 22 des Relais 20 das Relais 19 erregt, das sich anschliessend über den mit dem verzögerten Eingang 16' des Schaltungsteiles 1 verbundenen Kontakt 23 hält.
Bei diesem Kipp- vorgang der Stufe 1 ist also eine Schrittschaltung der Relaiskette in umgekehrter Richtung, nämlich vom Relais 20 zurück zum Relais 19, erfolgt.
In Fig. 3 ist eine mit Hilfe der erfindungsgemäss ausgestalteten Schrittschaltvorrichtung erzielte Ad- ditions- und Subtraktionsschaltung dargestellt. Für diese Schaltung wird nur die erste Kippstufe mit den Ausgängen 15 und 16 des Schaltungsteiles 1 ver wendet. Diese beiden Ausgänge sind über einen Additions/Subtraktions-Wähler, hier ein Relais 26, entweder mit den Sammelschienen 15 und 16 oder 15" und 16" verbunden.
Die Relaiskette ist ähnlich geschaltet wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2; doch sind die einen Enden der Erregerwicklungen der Relais 18, 19, 20 über Widerstände 27 mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle ver bunden, und das andere Ende der Erregerwicklungen der Relais ist über einen Kontakt 21 des vorher gehenden Relais und einen Einweggleichrichter 28 mit dem einen Ausgang des Schaltungsteiles 1 ver bunden. Die beiden benachbarten Relais eines jeden Relais sind dagegen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mit dem anderen Ausgang des Schaltungs teiles 1 verbunden.
Bei der dargestellten Additionsstellung der Schalt vorrichtung erfolgt wiederum - wie anhand des vorhergehenden Ausführungsbeispieles beschrieben ein Fortschreiten des Schaltvorgangs bei jedem Kipp- vorgang der Stufe 1 vom Relais 18 zum Relais 19, zum Relais 20 usw.
Beim Umschalten des Relais 26 wird die Schritt schaltrichtung umgekehrt. Anstelle des Relais 26 kann auch eine andere, beispielsweise elektronische Umschaltvorrichtung verwendet werden.
Der Anwendungsbereich der beschriebenen Schrittschaltvorrichtung ist äusserst umfangreich. Die Vorrichtung kann beispielsweise anstelle von erfah rungsgemäss störungsanfälligen Magnetschaltern prak tisch für jede Steueranlage einer Werkzeugmaschine mit umfangreicherem Steuerungsprogramm vorteil haft verwendet werden. Die ganze Vorrichtung er fordert nur einen geringen Einbauraum und kann nach dem Baukastenprinzip beliebig erweitert wer den. Das Grundbauelement ist der elektronische Schaltungsteil 1, an den durch Anfügen einer pas senden Anzahl von Einzelrelais und durch eine passende Wahl der Anzahl der durch diese Relais gesteuerten Kontakte jede beliebige Programmsteuer schaltung zusammengestellt werden kann.
Der Schrittfolgeverlauf wird durch eine entsprechende Steuerung der Kippvorgänge und des Umschaltrelais 17 bzw. 26 bewirkt. Eine weitere Eingriffsmöglich keit in die Schaltung besteht in der freien Wahl des Auslösezeitpunktes des Schrittfolgevorganges durch eine entsprechende Steuerung der Erregung des ersten Relais der Relaiskette. Als mögliche Verwendungs gebiete seien beispielsweise angeführt: Zeitplan- Regel- oder -Steueranlagen, Maschinensteuerung aller Art, Anlagen zur Steuerung von Lichtreklamen und von Verkehrsampeln, Steueranlagen für Fernsprech netze, Mess- und Zählschaltungen und Speicheran lagen.