DE1276786B - Anordnung zur Steuerung aufeinanderfolgender Arbeitsvorgaenge - Google Patents

Anordnung zur Steuerung aufeinanderfolgender Arbeitsvorgaenge

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DE1276786B
DE1276786B DE1957S0053446 DES0053446A DE1276786B DE 1276786 B DE1276786 B DE 1276786B DE 1957S0053446 DE1957S0053446 DE 1957S0053446 DE S0053446 A DES0053446 A DE S0053446A DE 1276786 B DE1276786 B DE 1276786B
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DE1957S0053446
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Inventor
Viktor Hofmann
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/07Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers where the programme is defined in the fixed connection of electrical elements, e.g. potentiometers, counters, transistors
    • HELECTRICITY
    • H03BASIC ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K23/00Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains
    • H03K23/002Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains using semiconductor devices

Description

  • Anordnung zur Steuerung aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, nach einem vorgegebenen Programm, bestehend aus einer Kette bistabiler Kippstufen, bei denen einer der beiden zueinander komplementären Ausgänge jeder Kippstufe mit einem der beiden Eingänge der folgenden Kippstufe jeweils durch ein Und-Gatter gekoppelt ist, über dessen zweiten Eingang die Kippstufenkette mittels einer Impulsfolge aus einem Signalgeber fortschaltbar ist.
  • Eine solche Kippstufenkette ist - gemäß der deutschen Patentschrift 846 319 - bereits aus der elektronischen Zähltechnik bekannt und umfaßt eine kontaktlose ruhende Anordnung, bei welcher durch vorgegebene Eingangssignale schrittweise nacheinander die einzelnen Kettenglieder in ihre Arbeitslage unter gleichzeitiger Rückstellung des vorhergehenden Kettengliedes in die Ruhelage umsteuerbar sind. Solche Kippstufenketten sind in ihrem Aufbau und ihrer Zusammenschaltung nach ausschließlich für die Weitergabe des Schaltzustandes von einer Stufe zur nächsten geeignet; wollte man sie unter Abkehr von ihrem bisherigen Verwendungszweck in der Zähltechnik nunmehr in der Programmsteuertechnik zur Steuerung zeitlich aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge, insbesondere von Werkzeugmaschinen, verwenden, so ergeben sich Schwierigkeiten und komplizierte Schaltungen, wenn die Aufgabe besteht, einzelne Programmschritte zu wiederholen, zu überspringen oder eine gleichzeitige Einschaltung zweier oder mehrerer Arbeitsvorgänge sicherzustellen.
  • Die Erfindung ist bei einer Anordnung der eingangs genannten Art darin zu sehen, daß der ersten bistabilen Kippstufe der Kette ein erstes weiteres Und-Gatter vorgeschaltet und der letzten bistabilen Kippstufe der Kette ein zweites weiteres Und-Gatter nachgeschaltet ist und daß alle Und-Gatter eingangsseitig unmittelbar mit einer vom Signalgeber gespeisten gemeinsamen Steuerleitung verbunden sind und daß ferner der andere Ausgang mindestens der ersten bistabilen Kippstufe mit einem Eingang des ersten weiteren Und-Gatters verbunden ist und daß außerdem der Ausgang der Und-Gatter jeweils mit dem anderen Eingang der vorausgehenden bistabilen Kippstufe verbunden ist.
  • Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann jedes der Und-Gatter weitere Eingänge aufweisen, die entsprechend dem gewünschten Programm wahlweise mit den anderen Ausgängen der Kippstufen - ausgenommen der unmittelbar vorausgehenden Kippstufe - verbindbarsind. Durch die im vorstehenden erläuterte Erfindung werden mit relativ einfachen Mitteln die Nachteile der bekannten Kippstufenketten beseitigt, wobei durch die Kopplungen der Stufen mittels der Gatter eine völlige Freizügigkeit in der Vorwahl des gewünschten Programms besteht: Es liegt nicht mehr nur eine Kopplung von Stufe zu Stufe vor, sondern es können eine oder mehrere Stufen mit mehreren oder allen anderen Stufen in einer bestimmten Weise und in beliebiger Kombination gekoppelt sein. Als Impulsgeber zur Fortschaltung der Kette kann eine Einrichtung verwendet werden, die im wesentlichen gleiche Impulse abgibt, z. B. ein Endkontakt in Verbindung mit einer Stromquelle mit im wesentlichen gleichbleibender Spannung.
  • Die auf diese Weise beeinflußte Steuereinrichtung hat nun die Aufgabe, diese Schaltkommandos, die in irgendeiner zeitlichen Folge nacheinander am Eingang der Steuereinrichtung auftreten, so zu verarbeiten, daß unterschiedliche Steuerbefehle nach einem vorgegebenen Programm abgegeben werden. Die Eingangskommandos stellen lediglich neutrale Impulse dar. Demgegenüber liefert die Steuereinrichtung Steuerbefehle, die, für die verschiedenen Vorgänge differenziert, auf verschiedene Motoren, Schaltkupplungen usw. in einer bestimmten Reihenfolge gegeben werden.
  • An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen F i g.1 und 2 ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer Darstellung, F i g. 3 und 4 die Wirkungsweise für zwei verschiedene Steuerprogramme.
  • Für gleiche Teile sind in den Figuren in weitgehender übereinstimmung gleiche Bezugszeichen verwendet. F i g. 1 zeigt eine Anordnung mit drei bistabilen KippstufenBK1, BK2 und BK3. Diese Anordnung läßt sich, wie durch die Pfeile 1 und 2 angedeutet ist, in beliebiger Weise durch den Anschluß weiterer Kippstufen vergrößern. Die Schaltkommandos werden in Form von Spannungsimpulsen zugeführt und gelangen, wie durch den Pfeil 3 angedeutet ist, an die gemeinsame Steuerleitung 4. Die Anzahl der bistabilen Kippstufen entspricht im wesentlichen der Anzahl der gewünschten Schaltschritte. Die bistabilen Kippstufen sind durch einfache Diodengatter G1, G2, Gs miteinander gekoppelt.
  • Die bistabilen Kippstufen werden durch Spannungsimpulse, die z. B. von Endkontakten an einer Werkzeugmaschine über eine gemeinsame Steuerleitung 4 hergeleitet werden, nacheinander für den Zeitraum des Impulsabstandes zum Kippen gebracht, so daß an den Ausgängen Cl, C3 und C5 Spannungen auftreten, die die Steuerbefehle für die verschiedenen Vorgänge darstellen. Dadurch können dann etwa die verschiedenen Arbeitsgänge einer Werkzeugmaschine über einen Programmgeber eingeschaltet werden.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sei an Hand der ausführlicheren Darstellung gemäß F i g. 2 erläutert. An der Leitung 5 liegt die Betriebsspannungsquelle mit ihrem negativen Pol, z. B. bei Verwendung von Transistoren des pnp-Typs. Dementsprechend ist an der Leitung 5 die Spannung mit - U, versinnbildlicht. Jede der bistabilen Kippstufen enthält zwei Transistoren, die mit Trl bis Trs bezeichnet sind. Die Kollektoren der einzelnen Transistoren liegen einerseits über den Widerständen 11 bis 16 am negativen Pol der Betriebsspannungsquelle, andererseits über den Rückkopplungswiderstand 17 bis 22 an der Basis des jeweils anderen Transistors derselben Kippstufe, während emitterseitig für jedes Transistorenpaar je ein gemeinsamer Widerstand 24,27 und 30 vorgesehen ist. In der gezeichneten Betriebsstellung mögen in allen Kippstufen die links befindlichen Transistoren Trl, Trs und Tr" sich in geöffnetem Zustand befinden, während die rechts liegenden Transistoren Tr2, Tr4 und Trs gesperrt sind. Dieser Ausgangszustand kann leicht dadurch erreicht werden, daß über je einen Widerstand oder Kondensator (die in F i g. 2 nicht gezeichnet sind) an die Basis des rechten Transistors einer jeden Kippstufe gleichzeitig ein kurzes positives Signal oder an die Basis des linken Transistors einer jeden Kippstufe ein negatives Signal gegeben wird.
  • Die Ausgänge Cl, C3 und C5 nehmen in diesem Schaltzustand ein sehr kleines negatives Potential an, das annähernd dem Emitterpotential der Transistoren entspricht. Der Spannungsabfall tritt dabei vornehmlich an den Widerständen 24, 27 und 30 auf. Das gleiche Potential liegt auch an den Widerständen 38, 42 und 45, die jeweils zusammen mit den Gleichrichtern 39, 43, 46 die Und-Gatter G2, G3 und G4 bilden.
  • Die Ausgänge C2, C4 und C6, d. h. die Kollektoren der sich in gesperrtem Zustand befindlichen Transistoren Tr2, Tr4 und Trs und die Dioden 32 und 33 sowie der Widerstand 31, liegen dagegen auf hohem negativem Potential, entsprechend der Spannungsteilung des Widerstandes 12 zu den Widerständen 17 und 23.
  • Während beispielsweise die Widerstände 24, 27 und 30 klein sind, sind die Widerstände 17 und 23 , gilt entsprechengroß. Für die Ausgänge C4 und C, des, wobei die Widerstände 14 und 16 klein sind gegenüber der Reihenschaltung der Widerstände 19 und 26 sowie 21 und 29. Die Dioden 34, 39, 43 und 46 liegen, wenn man von der Zeitdauer, innerhalb der die Impulse wirksam sind, absieht, anodenseitig auf Erdpotential.
  • In beliebigen Zeitabständen werden nun auf die gemeinsame Steuerleitung 4 Impulse gegeben, die beispielsweise als Rechteckimpulse auftreten können. Diese Impulse sind so gewählt, daß sie negative Spannungen darstellen. Die Kurvenform der Impulse ist durch die Rechteckdarstellung 7 in F i g. 3 versinnbildlicht. Während der Dauer dieser Impulse liegt auch am Ausgang des ersten weiteren Und-Gatters Gi ein negativer Rechteckimpuls, wie dies der Arbeitsweise eines Und-Gatters entspricht, da ja alle Dioden 32, 33, 34 dieses Gatters G1 in Sperrichtung beansprucht sind und gleichzeitig auch am Widerstand 31, der mit dem Kondensator 35 ein weiteres Rückkoppelglied bildet, ein negatives Potential liegt. Da der Rechteckimpuls eine bestimmte Breite besitzt, gelangt bei Beginn des Impulses an den Verbindungspunkt des RC-Gliedes 31,35 ein Spannungssprung und damit eine negative Differenzierspitze an die Basis des Transistors Trl, die aber keinen Einfluß ausüben kann, da dieser Transistor bereits in Durchlaßrichtung ausgesteuert ist. Erst die positive Spannung der bei Impulsende über den Kondensator 35 an die Basis von Trl gelangenden Differenzierspitze ist in der Lage, den Transistor Trl in den gesperrten Zustand zu versetzen. Das Kollektorpotential Cl des Transistors wird dann negativ. über den Widerstand 18 erhält nun die Basis des Transistors Tr. eine negative Spannung, welche bewirkt, daß der Transistor Tr. von seinem bisherigen Sperrzustand in den Durchlaßzustand kippt.
  • Dieser geschilderte Eingangsimpuls kann auf die zweite, dritte und gegebenenfalls weitere Kippstufe keinen Einfluß ausüben. Dies liegt daran, daß die Gatterwiderstände 38, 42 und 45 an den auf einem kleinen negativen Ausgangspotential befindlichen Ausgängen Cl, C3, C5 liegen. Die wirksame Spannung ist dabei annähernd Erdpotential über die durchlässigen Transistoren Trl, Trs und Tr. und die niedrigen Widerstände 24, 27 und 30. Erst nach dem Umkippen der ersten Stufe liegt am Widerstand 38 eine höhere negative Spannung. Die vorher am ersten weiteren Und-Gatter G1 wirksame negative Spannung vom Ausgang C2 über den Widerstand 31 ist nicht mehr vorhanden. Während beim ersten Eingangsimpuls am Gatter G1 die Eingangsspannung wirksam wurde, ist nun die Anordnung so vorbereitet, daß der folgende Impuls über die Steuerleitung 4 am Und-Gatter G2 wirksam werden kann.
  • Die über die Kondensatoren 36 und 37 an die Basisanschlüsse der Transistoren Tr2 und Trs ge- langenden negativen, durch Differentiation bedingten Spannungsspitzen bleiben wieder ohne Einfluß, da diese Transistoren bereits durchlässig sind. Wiederum ist es erst das Ende des Impulses, welches für die Steuerung wirksam ist. Die positive Spannungsspitze beim Verschwinden des Eingangsimpulses ist in der Lage, die beiden Transistoren Tr2 und Tr. in den Sperrzustand zu versetzen. Die erste Stufe kippt auf diese Weise wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück, während gleichzeitig in der zweiten Stufe eine Umschaltung in dem Sinne erfolgt, daß der vorher im Durchlaßzustand befindliche Transistor Trs nunmehr gesperrt wird, während der vorher gesperrte Transistor Tr4 nunmehr durchlässig wird. Der gleiche Vorgang wiederholt sich beim nächsten Eingangsimpuls am Und-Gatter G., und in entsprechender Weise kann je nach Anzahl der vorhandenen bistabilen Kippstufen die Schaltfolge weiter ausgedehnt werden.
  • In F i g. 3 ist der Verlauf der Eingangssignale und Ausgangsspannungen dargestellt. Der zeitliche Verlauf der Schaltkommandos ist durch die Eingangsimpulse 7 versinnbildlicht, die als Rechteckimpulse mit im allgemeinen kleiner Impulsbreite erscheinen. Für die Steuerung ist es, wie aus dem oben beschriebenen hervorgeht, ohne Bedeutung, in welchem zeitlichen Abstand die einzelnen Impulse eintreffen und wie groß die Impulsbreite im einzelnen bemessen ist. Die Steuerung spricht jeweils erst auf das Ende eines jeden Impulses an, so daß die Breite der einzelnen Impulse keinen Einfluß auf die Steuerung auszuüben vermag. Man wird lediglich darauf bedacht sein, daß die Spannungshöhe bei den einzelnen Impulsen nicht allzu großen Abweichungen unterworfen ist, damit einerseits mit Sicherheit der beabsichtigte Kippvorgang in den einzelnen Kippstufen ausgelöst werden kann, andererseits aber nicht durch zu hohe Spannungen womöglich irgendwelche unbeabsichtigten Effekte eintreten können. Der Einfachheit der Darstellung halber sind in F i g. 3 die Impulse nicht nur in gleicher Höhe, sondern auch in gleicher Breite und mit gleichem Abstand gezeichnet.
  • F i g. 3 zeigt durch die Kurven 8, 9 und 10 die Ausgangsspannungen, die als Steuerbefehle für die verschiedenen Vorgänge von der Anordnung abgegeben werden. Dabei versinnbildlicht 8 den Verlauf der Spannung am Ausgang Cl, und in entsprechender Weise zeigen die Kurven 9 und 10 die Spannungen an den Ausgängen C, und C..
  • Wie in F i g. 2 dargestellt ist, ist vom Ende der letzten Kippstufe ein Rückführungsweg zur ersten Stufe gelegt. In diesem Sinn ist eine Rückführung von C8 über die Diode 33 zum ersten weiteren Und-Gatter G1 vorgesehen. Die Folge davon ist eine stetige Wiederholung des Arbeitszyklus, wie er in F i g. 3 gezeigt ist.
  • Wenn man diese Rückführung wegläßt, wobei also die Diode 33 in Wegfall kommen kann, so erhält man eine Signalfolge, wie sie in F i g. 4 gezeigt ist.
  • Die Anzahl der Kippstufen kann in dieser Schaltung beliebig erweitert werden. Auch der Aufbau einer Dezimalzählschaltung ist damit möglich. So lassen sich auch beliebig viele andere Signalfolgen erreichen je nach Verkoppelung der einzelnen Kippstufen durch die Diodengatter. Die Anordnung läßt sich damit jeder gestellten Aufgabe ohne weiteres anpassen, und die Reihenfolge der Signalfolgen ist durch die verschiedenartigen Gatterverbindungsmöglichkeiten beliebig wählbar.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Steuerung aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, nach einem vorgegebenen Programm, bestehend aus einer Kette bistabiler Kippstufen, bei denen einer der beiden zueinander komplementären Ausgänge jeder Kippstufe mit einem der beiden Eingänge der folgenden Kippstufe jeweils durch ein Und-Gatter gekoppelt ist, über dessen zweiten Eingang die Kippstufenkette mittels einer Impulsfolge aus einem Signalgeber fortschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten bistabilen Kippstufe (BK 1) der Kette ein erstes weiteres Und-Gatter(G1) vorgeschaltet und der letzten bistabilen Kippstufe (BK 3) der Kette ein zweites weiteres Und-Gatter (G4) nachgeschaltet ist und daß alle Und-Gatter (G1 bis G4) eingangsseitig unmittelbar mit einer vom Signalgeber gespeisten gemeinsamen Steuerleitung (4) verbunden sind und daß ferner der andere Ausgang mindestens der ersten bistabilen Kippstufe (BK 1) mit einem Eingang des ersten weiteren Und-Gatters (G) verbunden ist und daß außerdem der Ausgang der Und-Gatter (G2 bis G4) jeweils mit dem anderen Eingang der vorausgehenden bistabilen Kippstufe verbunden ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Und-Gatter (G2 bis G4) weitere Eingänge aufweist, die entsprechend dem gewünschten Programm wahlweise mit den anderen Ausgängen (C2, C4, C.) der Kippstufenausgenommen der jeweils unmittelbar vorausgehenden Kippstufe - verbindbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 846 319; schweizerische Patentschrift Nr. 307 450; britische Patentschrift Nr. 769 704; Dr. R. K r e t z m a n n, »Industrielle Elektronik«, Berlin, 1952, S. 97 bis 103.
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DE2652919A1 (de) * 1975-11-21 1977-05-26 Renault Vorrichtung zur folgegebundenen ansteuerung der beleuchtungseinrichtung eines kraftfahrzeuges
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