DE1563576A1 - Folgesteuerung insbesondere fuer Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. EMIL C. FLEISCH · DIPL.-ING. HANS"L¹ANGOSCH STUTTGART S · BAUMREUTE 66 Anmelderln» Jirma Metaboverke KG

CloBs, Rauch & Sehnizler Nürtlngen

[Belegexemplar

Tnarf nicht geändert werden

!Folgesteuerung, insbesondere für Werkzeugmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Folgesteuerung, insbesondere für Werkzeugmaschinen mit Gebern und Stellgliedern. Bekannt sind elektrische Programmsteuerungen, die aus Schwachstromrelais und Drehwählern aufgebaut sind. Bei diesen Steuerungen ergeben sich Probleme hinsichtlich der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit, da die Kontakte im Laufe der Zeit und bei Überbeanspruchung funktionsunfähig werden. Auf dem Gebiet der Datenverarbeitung, z.B. im Computerbau arbeitet man mit sogenannten Logik-Bausteinen, die in Transistorteohnik ausgeführt sind. Die Grundschaltung stellt in der Hegel einen transistor in Emitterschaltung dar. Die Logik-Bausteine z.B. als »orgatter, Oder-Gatter, Nicht-Gatter, Und-Gatter lassen sich miteinander kombinieren, so dass man z.B. Speicher, monostabile Multivibratoren, astabile MuIt!vibratoren, Tlip-Ilop u.dgl. erhält. Man versucht hier aus Gründen der Miniaturisierung mit integrierten Schaltkreisen su BAD ORIGINAL- 009821/0525

arbeiten» ebenso ait hoher Sohaltgesehwindigkeit. Integrierte Schaltkreise haben aber einen niedrigen Steuerrad Lelstungspegel und alt zunehmender Schaltgesohwindigkeit erhöht sich die Störanfälligkeit.

Der !Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine folgesteuerung χα schaffen, die zuverlässig arbeitet und eine lange lebensdauer hat· Dabei soll der Aufwand Möglichst gering sein und trotzdem soll sich eine freizügige Prograssnrahl ermöglichen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung Tor, dass jeder Geber einaal Bit dem "Eingang einer Koinzidenzstufe verbindbar und einmal an einen Zähler angeschlossen ist, Tom Zähler eine Verbindung au einem weiteren Teingang der

Koinsidenzetufe geführt ist und der Ausgang der Koinzi-

sehaltera

densstufe mit den Stellglied/ verbindbar 1st. Die Folgesteuerung setzt sich susaamen aus einem Gebersystem, welches die Wege oder die Endlagen markiert und entsprechende Signale zur Weiterverarbeitung liefert (z.B. Endschalter, lichtschranken, induktive Geber u.dgl.), der eigentlichen Programmsteuerung, die die eingegebenen Signale und Informationen verarbeitet, der Programm-Eingabe, mit Hilfe der der Steuerung die Informationen zugeführt werden (Loch- oder Kagnetband-Xingabegeräte» Steokfeider, oder festverdrahtete Programme bei stetig gleiehtislbender

009821/0525 „_lkI..

BAD ORIGINAL

fertigung) mid Stellgliedern, die die you der Programmsteuerung gelieferten Kommando« in Bewegungen, Brücke u* dgl. uasetsen (s.B. Yentile, Kupplungen» Pneumatik- oder Hydraulik-Zylinder, Magnete, usw. ).

lach der Erfindung ist swisohen die Geber und die Koinsidensstufen jeweils ein aonostabiler Multiribrabr gesohaltet, die Koinsldensstufen bestehen jeweils ons drei Vor-Bausteinen, und der Kahler ist aus einseinen Zählstufen sussjsstxigesetst, deren Ansahl alt der Ansah! der Kolnsidensstufen und der Ansahl der Frograsjasohritte übereinstiaat. Doait lässt sich die insahl der Geber weitaögliohst Terringern. Ina Beispiel werden die beiden Äidlagen eines Schlittens nur durch einen Geber signalisiert, wobei swei locken Anwendung finden. Ue welche der beiden Bndlagen es sich handelt, ergibt sieh durch die loinaidens-Sohaltung.

In besonders Torteilhafter Weise ist der Zähler in Transistor-Yiderstandsloglk ausgeführt, wobei fünf Sor-Bausteine su einer Zählstufe susammengeachaltet sind, so dass sich ein Ausgang rur Vci.r,I₄Hu^ mit den übrigen lihlstufen, ein Ausgang sum Ansteuern von Stellgliedspeichern über die Koinsidensstufe und ein Ausgang sur Abnahm* eines RÜckstellsignales sowie ein Schaltpunkt für den Signaleingang sur Weiterschaltung des Zählers und ein Schaltpunkt sur Verknüpfung der Zählstufen unter-

009821 /0525
BAD ORIGINAL

einander nun Zähler ergibt. Die Schaltpunkte der einzelnen Zählstufen für den Signaleingang liegen dabei swsek-■ässlg auf einer gea*lneas*n leitung.

Sie Tarlationsaugllehkelten der einstellbaren Schaltungen läset sieh dadurch erhöhen, dass an den Ausgängen der «onostahilen MultlYlbratoren, den Eingängen und Ausgängen der Koiikzidensetufen und den Setseingängen bsw. LBsoheingängen der Stellgliedschalter mehrere Steckbueheen-Anschlüsee vorgesehen sind. Die Stellglfedsehalter stellen zweokaässlg eine Kombination aus eines Speieher und einer L^iskingsstufe (Kupplung, Tent11, Magnet, u.dgl.) dar. Damit Sfickbeelnflussungen und Fehlschaltungen ausgeschlossen werden, sind zwischen den Ausgängen der swnostabilen MultiYlbratoren und den Eingängen sus. Zähler sowie den Eingängen der lolnzidenzstufen Entkopplungs·» dioden angeordnet. Ss kennen auch zusätzliche Sperrsohaltungen zur Teraeidung τοη Fehlprograomierungen Torgesehen sein.

lähere Einzelheiten der Erfindung werden ^wv»«wfl der Zeichnung, die beispielsweise AiisfUhrungefornen darstellt, näher erläutert. Es zeigen:

flg. 1 ein Schaltbild der Steuerung, Wg. 2
bis

009821/052E _s._DCR!GlNAL

Fig. 12 verschiedene Zussmmenselialtungen ▼on Hor-B&usteinen

*ig. 13
bis

Pig· 16 ein« Zusammenschaltung ven ffor-

Bausteinen zu Zählstufen "hmt· einem Zähler·

An eine Steuerspannung 1 sind eine beliebige Anzahl Geber 2 angeschlossen, die z.B. ale Endecharter» Lichtschranken oder induktive Geber auegebildet sind* Tom Geber 2 führen Leitungen au monoetabilen Multivibratoren 3, die zeitlieh begrenste Signale abgeben, wenn über die Geber 2 ein oder mehrere Signale am Eingang eingehen« Alle Multivibratoren 3 sind über eine Leitung 4 mit dem Eingang 5 eines Zählers 6 verbunden. Tom Zähler 6 gehen mehrere Verbindungen 7 zu den Eingängen 8 von loinziden«- stufen 3, die aus drei Hor-Bausteinen bestehen. Kit weiteren Eingängen 10 sind Ansehlussleitungen 11 mit τ·γ-sehiedenen Steckbuohsen 12 angeschlossen* Auch zwischen der Leitung 4 und den Multivibratoren 3 sind Steokbuohsen 13 Torgesehen, damit aich genügend viele TerknüpfuDgsmSgliohkeiten über Leitungen 14 mit den Ansehluesleitungen 11 ergeben. Die Ausgänge 15 der Kolnzidenastufen 9 sind mit Steckbüchern 16 eines Terteilerfeldes Yerbunden. Ton den Steckbuohsen 16 können Leitungen 17 «u Setzeingängen 18 bzw· Zföscheingängen 19 von Stellgliedschmltern 20 ge-

009821/052B
BAD ORIGfNAL

führt werden, die aus einem Speicher und einer Leistung·- stufe kombiniert sind, inch an den Setseingängen 18 und den LBseheingangen 19 sind wieder Steokbucheen 21 angeordnet. Die in««M der Koinzldensatufen 9 stimmt Bit der Aw«»Kl der möglichen Prograamschritte überein.

Wird von einem Geber 2 ein Signal abgegeben, ao ergibt diea im Zähler 6 einen Zählachritt und ein Ibpula dieaea Zählaehrittea an die Koinzidenzstufe, die nur dann as Auegang 15 einen Impuls abgibt, wenn gleichseitig am Eingang 10 ein Iapula eingegangen 1st. Der Auagangeimpule wird über die leitung 17 dann an einen Setieingang 18 oder einen Löscheingang 19 eines Stellglledachaltera 20 weitergegeben. Sie Impuls-Weitergabe erfolgt also nur immer dann, wenn Blnzelimpulae sowohl am Eingang 8 ala auch am Eingang 10 der Koinzidenzstufe eingehen, d.h. nur beim entsprechenden Programmachritt kann das entsprechende Stellglied und damit der gewünschte Arbeitsvorgang eintreten. Die Art der Yerknüpfungen der Steokbuohaen 13 mit den Steekbuehsen 12 bzw. den Steckbuehsen 16 mit den Steckbuchsen 21 wird den jeweiligen Erfordernissen angepasst.

Tür die kontaktlose Schaltung werden ffor-Bauatelne 22 eingesetzt, wie sie in einem Prinzipschäftbild in Fig. 2 und im Symbol in TIg. 3 dargestellt sind. Ss handelt

EAD ORIGINAL 009821/0525

„ η „

sloh vat einen Transistor in Bsdtiereolaltiing,, wobei ein« SlgfMl-lJaikehx' atattftaAet« Seht an einem des Eingänge 23,24,25 «In Signal «im« »e geht <m ku®gm& 26 kein Signal aas und umgekehrt. Schaltet nan sw·! sol·» eher lor-Banstelne gemüse flg. 4 la ander β so.

Ifilurt m£B ntm las"

giHI, so ©rgitet el@h eia© Sp©lcfe©rfiia]fetloa_c Sin.

efe®r Speiüfeer 2? ist la Mg« §

waä in Fig«, 6 aymBolisels ierg©B%*111>o Msm lasat «1α·η liageag 23 mal ciimsm Äasgi^g 26 fsowl® oime® fes·= sonderen

Schaltet aan «m Beispiel wie la flg. 7 geseigt Hor-Batifftolme hintereJjumier₉ m® «rgi'fst siel ein astaM ler MoltiTiteffitor 29® imx ie Sje"bol te fig_o 8 gebea Ist. SIn Itaemignml am lingaag. 23 «ergibt lepulefelge am Msgfiiig 26, wotel die freqmens Ist von der Ansa&l der swl8oheBgeiielialtet«n 61i®Sero In ähnlicher Weise «rhält Man bei SchaltnBg gemäns WIg 9 einen aoacinitafelleafi IfaltiviteÄtor 30 alt s.B.

Symbol ist er tu WIg _α 10 vi«derg«geiMis,o Cb)Mt an Sim« gang 23 ein Slg&aü ©.lm₉ so wird an Ausgang 26 ein seitlich feegj?es.st©s SigiMil ®,feg;eg®t:©s,_o Schllaesllcfe kossü "1 0 09821/0525

bei einer Schaltun« geaäss flg. 11 «in· SigaaTreriögerung erhalten, vol>ti ImIb Anlegen ·1ηββ Dauereignales am Hwgang 23 «la «eitlioh begrenztes Signal •rat nach einer TersSgerung an Ausgang 26 erscheint. Di· T«raOg«rungaa«it iat proportional der Zahl der «wiechengeachalteten allerer. In ähnlicher Weiae kann man «in· Signaldehnung erhalten bei der Schaltung geaäss llg. 12· Vaoh de« Anlegen eine· Saueraignalea as fingang 23 eraoheint ein seitlioh begrenstea Signal aai Ausgang 26, dessen Dauer proportional der Zahl der swisohengeschalteten Glieder ist.

Auch der Zähler 6 wird vorzugsweise in Transitorwiderstanda-Logik aufgebaut, eine Zählstufe 31 besteht jeweils aus fünf Vor-Sausteinen, wie aus des: Prinsipsohaltbild in fig. 13 bsw. den Tereinfaohten Schaltbild aus Tig. 14 η entnehmen ist. Die sjabolisohe Darstellung einer Zählstufe 1st aus Tig. 15 *» entnehaen. Der Zähler 6 ist nun aus einer beliebigen Anaahl von solohen Zählstufen 31 «usaamengesetst, deren Eingänge 23 als Sehaltpunkte 32 über die Leitung 4 «UMunaengefasst werden, die mit den Ausgängen der Bonostabilen Kultiribratoren 3 verbunden ist. Die Zählstufen 31 weisen ausser den Schaltpunkten 32 einen weiteren Schaltpunkt 33 und drei Ausgänge 26,26*, 26" auf. Der Ausgang 26 dient sum Ansteuern der Stell-

0 09821/0525

BAD ORIGINAL

glledspefcher, er entspricht der Verbindung 7, wobei die Signaldauer der Signaldauer der monostabil«! Multivibrator en 3 entspricht. Der Ausgang 26" dient sur Abnahme eines Rüokstellsignales. Der Zähler lasst sich damit von jedem beliebigen Prograouschritt auf 0 zurückstellen. Sa aisserdem das Signal zeitlich nicht begrenzt ist, kann es sur Anzeige des Zählerstandes Verwendung finden. Zur Rückstellung wird der Auegang 26" mit dem Schaltpunkt 33 der ersten Zählstufe verbunden. Si· Verknüpfung der Zählstufe 31 untereinander findet daduroh statt, dass die Ausgänge 26· der einen Zählstuf· alt den Sehaltpunkt 33 der nächsten Zählstuf· verbunden sind.

Zwischen die Ausgänge der monostabilen Multivibratoren 3 und den Eingang 5 bzw. 23 des Zählers 6 sind Entlcopplungsdioden 34 geschaltet, ebenso finden sich Dioden35 vor den Eingängen 10 der Koinzidenzstufen, damit eine RückbeeinflusBung der anderen Glieder nicht möglich ist.

Sie mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins-, besondere darin, dass sich eine zuverlässig· folgesteuerung mit langer Lebensdauer ergibt, wob«i nur «in· Mindest anzahl von Gebern notwendig ist. Trotzdem bleibt man völlig frei in der Programmwahl, wobei sich eindeutig definierte Zustände in jeder Prograaaphase ergeben.

BAD ORiGJN^ 009821/0525

Tritt in irgendein·* Ueaent der Steuerung ein Fehler auft to steht die Maschine spätestens in der folgenden Prograsaphase still, da die Koinzidenz nicht erfüllt ist· Auf diese Weise werden gefährliche Zustände an der Maschine Yeraieden und es ergibt sich eine selbsttätige fehlermeldung. Das Steuersystem ist uniYcrsell, es lässt sieh beliebig Ycrkleinern und Yergrössern und kann in gleich geeigneter Weise zur Prozess-Steuerung Anwendung finden. Oa nur rein statische Bausteine verwendet werden» kennen keine unkontrollierbaren Schwingungen auftreten» die StSrsignalabstände lassen sieh genügend gross einstellen.

009821 /0525

BAD ORiQiNAL

Claims (9)

Darf nicht geändert werden Patentansprüche%

1. Folgesteuerung» In»besondere für ■it Qehern und Stellfliedern, dadurch geken&sei®i&·- net, dass jeder Qeber (2) einaal «it dem lingaag (10) einer Koinsidensstufe (9) verbindbar und «in~ ■al an einem Sanier (6) aiigeeehlosaeii ist* ¥«m San ler (6) ein« Yertoindune (Y) su eines weiteren Magan« (8) €er loinsidenietufe (9) geführt ist nni der AuBgaag (15) <äer Koiasitaisietiiife (9) nit df a

Behältern
Stellglied/ CtO) verhiMMr iet.

2. Folgeeteuemng naela Msprmoli 1₉ dalmrel gelcnmseieh«- net_v dass swisohen Üe £t ^r (2) imd die Xoinsiäen»- atufe O) jeweile ein KoaoetaMl®r StuiilYiiirartor geschaltet 1st.

3. £olg«et®uenang - aach Anspn&oh \_t net, daea die £@inoidensatu£e (9) aus drei lar-Bausteinen (22) besteht.

4» Folgesteuerung maioh Anspruch 1₉ dadurch gekeaazQleh net, dass ter ZäUer (6) aus einzelnen ZählstuXsii (31) smsaaMfngeaetit 1st, deren Ansah! alt der Imsahl der Koinsldansstufen (9) und der Ansah! der

Prografflaseteltt© übereinstimmt,

009821 /0525

5. folgesteuerung nach Anspruch 4» dadaroh gekennzeichnet, da«· der Zähler (6) in Sransistorwideratands-Logik ausgeführt ist, wobei fünf Ior~Bausteine (22) su einer Zähletuiβ (31) susamBengesehaltet sind, so dass sieh ein IwsgsTig (26*) but Terkntipfung Bit den übrigen Zählstufen, ein Ausgang (26) sub Ansteuern ▼on Stellgliedspeichern über die Koinsidensstufe (9) und ein Ausgang (26") sur Abnahme eines Eüokstellsignales sowie ein Schaltpunkt (32) für den Signaleingang sur Weiterschaltung des Zählers (6) und ein Sehaltpunkt (33) sur Terknüpfung der Zählstufen (31)

. untereinander sub Zähler ergibt·

6. folgesteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltpunkte (32) der einseinen Zählstufen (31) für den Signaleingang auf einer gemeinsamen Leitung (4) liegen.

7· folgesteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennseiabschalter net, dass die Stellglied/ (20) eine Kombination aus einem Speicher und einer Leistungsstufe darstellen und alt eines Setseingang (18) und einem Lös ehe ingang (19) versehen sind.

8. folgesteuerung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gckennseiohnet, dass an den Ausgängen der monostabilen MuI-

009821/052 5 _,_MM

BAD CBlGiNAL

tivlbr&toren (3), den Eingängen (10) land Ausgängen (15) der Koin&idensstufen (9) und den Set«eingingen (18) bzw. den Löeeheingängen (19) der Stellglieder (20) mehrere Steekbuehsen (I3_f12_f16„21} Torgeaehen sind.

9. folgesteuerung nach Ancpruch 1 tie 8₉ dadurch ge«· kenaseiehnet» daee swleebea de« Auegaag der aono~ ■tabilen Multiviormtoren (3) «A de« Sin«·»« (5) sun Zähler (6) sowie tu den Eingängen (10) der loiniidensettLfea (9) Intkopplungfldioden (34_t35) geordnet sind«

00 9-8 21/0525
BAD ORIGINAL "'