DE1763566C3 - Schaltungsanordnung mit in Kaskade geschalteten, nacheinander und in Abhängigkeit voneinander zur Wirkung kommenden, mit RC-Gliedern versehenen Verzögerungskippkreisen zur Erzeugung von aufeinander folgenden, zu einem Bezugs-Wechselspannungssignal synchronen Impulsen veränderbarer Dauer zur Steuerung aufeinanderfolgender Arbeitsgänge, insbesondere einer Schweißanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit in Kaskade geschalteten, bei Beaufschlagung durch einen Startimpuls nacheinander und in Abhängigkeit voneinander zur Wirkung kommenden, mit ÄC-Gliedern versehenen Verzögerungskippkreisen zur Erzeugung von aufeinanderfolgenden, zu einem Bezugs-Wechselspannungssignal synchronen Impulsen veränderbarer Dauer zur Steuerung entsprechend aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge, insbesondere einer Schweißanlage.

se Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der »Siemens-Zeitschrift«, Oktober I960, Heft 10, S. 707/708, in Verbindung mit der »Siemens-Zeitschrift«, 1959, Heft IG, S. 602/603, bekannt Diese als Zeitgeber für Punktschweißeinrichtungen dienende Schaltungsanord nung ist aus einer der Anzahl der gewünschten Steuerimpulse entsprechenden Anzahl Zeitkipperstufen aufgebaut, die bei Beaufschlagung mit einem geeigneten Eingangssignal für eine voreinstellbare Zeit in einem bestimmten Schaltzustand bleiben, um dann beim Ablauf der voreingestellten Zeit in ihren Ausgangszustand zurückzukehren. Bei der Rückkehr in diesen Ausgangszustand geben die einzelnen Kippstufen an ihrem Ausgang ein Signal ab, das wieder als Eingangssignal für die nachfolgend angeschlossene Stufe dient und diese dann in ihren von der Ausgangslage abweichenden Schaltzustand überführt.

Wenn sichergestellt sein muß, daß die Steuerimpulse die verschiedenen Elemente der Punktschweißeinrich-

tung jeweils nur dann schalten, wenn die diese Elemente durchfließenden Ströme durch Null gehen, so daß die Schaltleistung klein bleibt, so ist die bekannte Zeitgeber-Schaltungsanordnung nicht einsetzbar, weil keinerlei Vorsorge getroffen ist, daß die Umschaltung s nur in Nulldurchgängen des Stromes erfolgt Vielmehr findet die Umschaltung jeweils dann statt, wenn entsprechend der jeweiligen Zeitkonstante die Zeitkippstufen in ihren Ausgangszustand zurückkehren, was jedoch in keiner Relation zu dem Strom-Nulldurchgän- m gen steht Da die aus der »Siemens-Zeitschrift« bekannte Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Steuerimpulse ausschließlich Zeitkippstufen verwendet die entsprechend ihrer eigenen Zeitkonstante wieder in die Ausgangslage zurückkehren, also nicht von außen ι > über einen Rückstellimpuls steuerbar sind, wäre eine Synchronisierung auch nicht einmal theoretisch möglich gewesen.

Aus der »Siemens-Zeitschrift« 1960, Seiten 239—241, ist eine Ign'itron-Steuerung bekannt bei der anstelle von ÄC-Zeitkippstufen Zähleinrichtungen Verwendung finden, bei denen der Zählvorgang synchron mit der Netzfrequenz erfolgt Der Beginn der Zeitzählung wird in einem Spannungs-Null-Durchgang vorgenommen. Wie die Abschaltung erfolgt wird nicht dargestellt so daß nicht feststellbar ist wie genau diese Abschaltung ist Insbesondere ist nicht sicher, daß die Abschaltung ebenfalls genau in einem Spannungs-Null-Durchgang vorgenommen wird. Vielmehr muß mit Abweichungen von diesem Zeitpunkt des Nulldurchgangs in der Größenordnung von mehreren Millisekunden gerechnet werden, nachdem die Abstände der Nulldurchgänge voneinander 20 ms betragen. Derartige Abweichungen gestatten es nicht mehr, Schweißelektroden nur dann zu schalten, wenn sie stromlos sind, weil wegen der hohen Stromänderung im Bereich des Null-Durchganges schon kleine zeitliche Ungenauigkeiten zu störenden Stromflüssen führen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 11 66 955 ist eine Schaltungsanordnung zur Zeitprogrammsteuerung von Schweißmaschinen bekannt, bei der durch geeignete Zusammenschaltung von Kippstufen, einer Gedächtnisstufe, einer Zählerstufe sowie einer Synchronisierstufe erreicht werden kann, daß der Schweißtransformator durch entsprechende alternierende Einschaltung von in seinem Priinärkreis angeordneten Halbleiterstromrichtern auch bei besonders kurzen Schweißzeiten regelmäßig in entgegengesetzten Richtungen arbeitet und somit ein in die Sättigung gehen des Schweißtransformators verhindert wird. Die Zündung der Halbleiterstromrichter und damit die Einschaltung des Schweißstromes stehen zwar in einem bestimmten zeitlichen Zusammenhang zum Nulldurchgang der Netzspannung, erfolgen jedoch jeweils zu einem dem Nulldurchgang nacheilenden Zeitpunkt, so daß die Einschaltung nicht leistungslos bleibt. Bei jedem Nulldurchgang des Schweißstrorr,s wird der Stromfluß abgebrochen, da der zugehörige Halbleiterstromrichter dann sperrt, und erst beim Auftreten eines neuen Nulldurchgangs kann der korrespondierende Halbleiterstromrichter stromführend werden und erneut Schweißstrom fließen lassen. Es kann also nur mit einem geringen Wirkungsgrad gearbeitet werden, weil der Schweißstrom nur intermittierend fließt, die Leistung also klein bleibt, außerdem während der stromlosen Intervalle eine Abkühlung an der Schweißstelle eintreten kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung zur Steuerung von Schweißanlagen, mit deren Hilfe sowohl sichergestellt werden kann, daß die Steuerung der aufeinanderfolgenden Vorgänge, die eine Schweißanlage ausführen muß, wie beispielsweise das Aneinanderrücken der Bleche, die folgende Verschweißung sowie das abschließende Zusammenpressen der Bleche im Schweißgebiet derart abläuft daß das Ende der Phase, in der die Bleche aneinandergedrückt werden, mit dem Anfang der Schweißphase und ferner das Ende der Schweißphase mit dem Anfang des abschließenden Anpreßvorgangs unmittelbar zusammenfällt also auch gewährleistet ist daß der auf eine Schweißphase folgende Anpreßvorgang genau mit dem Anfang einer positiven Halbwelle der Speisespannung für die Schweißanlage zusammenfällt so daß die Elektroden nicht gerade dann, wenn sie einen Strom führen, sondern im wesentlichen im stromlosen Zustand geschaltet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet daß die Verzögerungskippkreise als Eingangsstufe jeweils eine 'stabile Kippstufe mit zwei voneinander unabhängigen Eingängen — zu deren Setzen und Rücksetzen — und einen Ausgang aufweisen, von dem ein Steuersignal für einen Arbeitsvorgang abnehmbar ist und an dem ein mit einem *?C-Glied versehenes Verzögerungskippglied angeschlossen ist dessen Ausgang seinerseits zur Abgabe eines Auslösesignals vorgesehen und mit einem Synchronisierkreis verbunden ist, daß ein zweiter Eingang des Synchronisierkreises mit einem Bezugs-Wechselspannungssignal beaufschlagbar ist und dessen Ausgang zwecks Abgabe eines Synchronisiersignals mit den zweiten Eingängen der bistabilen Kippstufen der Verzögerungskippkreise zu deren Rücksetzen verbunden ist daß der erste Eingang der bistabilen Kippstufe des ersten Verzögerungskippkreises mit dem Startimpuls beaufschlagbar ist und daß die Ausgänge der bistabilen Kippstufen der Verzögerungskippkreise jeweils mit dem ersten Eingang der bistabilen Kippstufe des in der Kaskade folgenden Verzögerungskippkreises derart verbunden sind, daß die bistabile Kippstufe des ersten Verzögerungskippkreises durch den Startimpuls gesetzt gleichzeitig über deren Ausgang der Beginn des ersten Arbeitsvorganges ausgelöst und das zugehörige, mit dem RC-GYted versehene Verzögerungskippglied zu kufen beginnt und sodann nach Ablauf der durch das RC-Glied vorgegebenen Zeit das Verzögerungskippglied ein Auslösesignal an den Synchronisierkreis abgibt, der seinerseits beim Anfang der nächsten positiven Halbwelle des Bezugs-Wechselspannungssignals mittels des Synchronisiersignals über den zweiten Eingang der bistabilen Kippstufe diese zurücksetzt, wodurch der erste Arbeitsvorgang beendet und der Begif;« Jes zweiten Arbeitsvorganges ausgelöst wird und das Verzögerungskippglied des zweiten Verzögerungskippkreises zu taufen beginnt usw.

Durch die Schaltungsanordnung wird in der angestrebten Weise erreicht, daß in Übereinstimmung mit der jeweiligen Zehkonstante eines Verzögerungskreises ein bestimmter Steuerimpuls beendet und dann unmittelbar daran anschließend der folgende Steuerimpuls ausgelöst wird, ohne daß irgendwelche Intervalle vergehen müßten. Dieser unmittelbare Üuergang vom einen Steuerimpuls auf den anderen Steuerimpuls erfolgt dabei stets genau zu einem Zeitpunkt, zu dem die Netzspannung einen Nulldurchgang hat, unabhängig davon, auf welchen Wert die Verzögerungs-Zeitkonstante eingestellt wurde.

Mit dem nicht vorveröffentlichten deutschen Patent 15 13 365 ist zwar ebenfalls eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Zeitprogramms vorgeschlagen worden, mit der aufeinanderfolgend Steuerimpulse unterschiedlicher, einstellbarer Dauer erzeugt werden können und bei der die Umschaltung von einem Steuerimpuls auf den nächsten synchron zur Netzspannung oder einer anderen Bezugswechselspannung vorgenommen werden kann. Diese Schaltungsanordnung arbeitet jedoch in der Weise, daß ein Binärzahler mit seinen Ausgängen über ODER-Stufen eine der Anzahl der gewünüchten Steuerimpulse entsprechende Anzahl von /?C-Kreisen so steuert, daß sich jeweils nur einer der vier ftC-Kreise aufladen kann. Sobald die Aufladung einen bestimmten Wert erreicht hat, erhält der Zähler einen Eingangsimpuls und schaltet auf seine nächste Stellung weiter, so daß der bisher wirksam

KC-Kreis aktiviert wird. Zur Synchronisierung mit einer Bezugsspannung muß dem Zähler ein mit einer UN D-Stufe zusammenwirkendes Flipflop vorgeschaltet werden, wobei das Flipflop die UND-Stufe vorbereitet, so daß beim Eintreffen eines Steuerimpulses etwa beim Nulldurchgang deir Bezugswechselspannung an der UND-Stufe ein Auslösesignal an das Flipflop abgegeben wird, das erst dann den Steuerimpuls für den Zähler weitergibt. Die Steuerimpulse werden bei dieser älteren Schaltungsanordnung über UND-Stufen abgenommen, deren Eingänge ;an entsprechende Ausgänge des Zählers angeschlossen sind. Es ist offensichtlich, daß diese Schaltungsanordnung sich anderer Lösungsmittel als die Erfindung bedient, um zeitlich aufeinanderfolgende Arbeitsgänge mittels Impulsen zu steuern. Denn weder findet bei der Erfindung ein Zähler Verwendung noch sind logische Verknüpfungen durch UND- bzw. ODER-Stufen erforderlich, und die Synchronisierimpulse der Bezugs-Wechselspannung können bei der Erfindung unmittelbar — ohne vorherige logische Verknüpfung mit einem Vergleichssignal — auf den Synchronisierkreis gegeben werden.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merkmalen, die Gegenstände von Unteransprüchen sind, an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig.2 den Aufbau eines Verzögerungskreises der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig.3 den Aufbau eines Synchronisierkreises der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

F i g. 4 eine Reihe von Diagrammen, die den zeitlichen Verlauf und die zeitliche gegenseitige Zuordnung der an den verschiedenen Punkten des Blockschaltbildes nach F ι g. 1 auftretenden Spannungen veranschaulicht.

Wie im einzelnen mit dem Blockschaltbild der F i g. 1 veranschaulicht, sind drei Verzögerungskreise la, 1 ft. Ic vorgesehen, die jeweils eine bistabile Kippstufe mit zwei voneinander unabhängigen Eingängen 2a, 3a, 2b, 3b bzw. 2c, 3c sowie ersten Ausgängen 4a, 46 bzw. Ac enthalten. Für den Fall, daß außer den drei Verzögerungskreisen des vorliegenden Ausführungsbeispiels zusätzliche Verzögerungskreise vorgesehen sind, weisen diese zusätzlichen Verzögerungskreise entsprechende Anschlüsse auf. Die bistabilen Kippstufen der Verzögeningskreise Xs, \b bzw. Ic können an ihren Ausgängen 4a, 4b bzw. 4c ein Signal abgeben, dessen Anfang bzw. Ende durch Eingangsimpulse (bzw. Potentialsprünge) gesteuert werden, die auf den einen oder anderen der beiden voneinander unabhängigen Eingänge 2 bzw. 3 einwirken. Die Verzögerungskreise

I a, 1 b, 1 c sind so in Kaskade geschaltet, daß der Eingang 2b, der den Anfang des von dem Verzögerungskreis \b gelieferten Signals steuert, mit dem ersten Ausgang 4a des vorhergehenden Verzögerungskreises la verbunden ist und somit der Anfang des von dem Verzögerungskreis \b abgegebenen Signals mit dem Ende des von der Kippstufe des vorhergehenden

in Verzögerungskreises la gelieferten Signals zusammenfällt. Der Eingang 2a, der den Anfang des von dem ersten Verzögerungskreis I a gelieferten Signals steuert, ist dabei mit einem äußeren nicht dargestellten Impulsgenerator sowie dem ersten Ausgang 4c des

(5 letzten Verzögerungskreises Ic verbunden. Jeder der Verzögerungskreise la, \b, Ic enthält ferner eine Schalteinrichtung, die über einen zweiten Ausgang 5a, 5Z? bzw. 5c einen imⁿu!s sb^ben ksnn, der ^ac°^rcn^|jbcr einem den Anfang des Signals steuernden, auf den Eingang 2a, 2b bzw. 2c einwirkenden Impuls eine einstellbare Verzögerung aufweist.

Ein Synchronisierkreis 6 erzeugt bei Erregung durch einen Auslöseimpuls ein synchronisiertes Signal, dessen Anfang mit dem Anfang des Auslöseimpulses zusam menfällt und dessen Ende mit dem Anfang des ersten Impulses eines Bezugssignals synchronisiert ist.

Wk weiter unten erläutert, wird dieses Bezugssignal von einem Rechteckgenerator geliefert, der durch eine auf den Eingang 7 des Synchronisierkreises 6 einwirken de Bezugs-Wechselspannung Vs erregt wird. Der Auslöseimpuls wird dabei von einem der zweiten Ausgänge 5a, 5b bzw. 5c geliefert, die mit dem Eingang

I1 des Synchronisierkreises 6 verbunden sind. Das von dem Synchronisierkreis 6 erzeugte Synchronisiersignal erscheint an einem Ausgang 12, der mit den drei Eingängen 3a, 3b, 3c in Verbindung steht, die das Ende des von den Verzögerungskreisen la, \b, \c jeweils abgegebenen Signals bestimmt Die zur Steuerung der weiter oben erwähnten einzelnen Arbeitsgänge dienen den Impulse werden an den ersten Ausgängen 4a, 4b und 4cder Verzögerungskreise la, \b, lcabgenommen.

Die Bezugs-wechselspannung V; kann die zu den Elektroden der nicht dargestellten Schweißanlage geführte Speisespannung oder eine andere Wechsel spannung sein, die dieselbe Frequenz und dieselbe Phasenlage wie die Speisespannung hat.

In F i g. 2 ist im einzelnen eine Ausführungsform für einen Verzögerungskreis la; 16 bzw. Ic wiedergegeben. Der Verzögerungskreis la wird dabei als repräsentativ

so für sämtliche Verzögeningskreise beschrieben.

Der Verzögerungskreis la weist eine in herkömmlicher Weise aufgebaute Kippstufe mit zwei Transistoren T\ und Ti auf, die zwei stabile Zustände besitzt, in denen einmal der Transistor Ti leitend und der Transistor Ti gesperrt oder andernfalls der Transistor T\ gesperrt und der Transistor T₂ leitend i?t. Man überführt die Kippstufe von dem einen Zustand, in dem der Transistor Ti leitend und der Transistor Ti gesperrt ist, in den anderen Zustand, indem der Eingang 2a der Kippstufe mit einem negativen Impuls bzw. einem negativen Spannungssprung beaufschlagt wird, der in an sich bekannter Weise über einen Kondensator Q und eine Diode Α auf die Basis des Transistors Ti einwirkt Die Überführung der Kippstufe aus dem Zustand, in dem der

öd Transistor 71 gesperrt und der Transistor Ti leitend ist, in den anderen Zustand erfolgt in der Weise, daß der Eingang 3a der Kippstufe einen negativen Impuls erhält, der in an sich bekannter Weise über einen Kondensator

C₂ und eine Diode D₂ die Basis des Transistors T₂ beaufschlagt.

Der Ausgang der Kippstufe ist mit dem Kollektor des Transistors 71 verbunden. Wenn sich der Transistor T\ im gesperrten Zustand und der Transistor Ti im leitenden Zustand befindet, so tritt an dem Ausgang 4a ein "vjnal auf, das im anderen Zustand nicht vorhanden ist.

Der Verzögerungskreis Ie enthält ferner einen Unijunction-Transistor Tt, der als Oszillator geschaltet ist und zwei stabile Zustände, nämlich einen leitenden und einen nichtleitenden, besitzt, die er aufeinanderfolgend einnimmt. Wenn der Unijunction-Transistor T* in den leitenden Zustand übergeht, tritt an dem zweiten Ausgang 5a des Verzögerungskreises la ein Impuls auf, der — wie nachstehend erläutert — eine steuerbare Verzögerung im Verhältnis zu dem Impuls hat, der den Anfang des von dem ersten Ausgang 4a abgegebenen Signals steuert. Der Emitter des Unijunction-Transistors Ta ist über eine Reihenschaltung aus einem Festwiderstand Rj und einem Potentiometer P\ mit dem Emitter eines weiteren Transistors Tj verbunden. Der Emitter des Transistors Tj hat ein Potential VR, das mittels eines das Basispotential des Transistors Tj bestimmenden Potentiometers P₂ verändert werden kann.

Der Emitter des Unijunction-Transistors T₄ ist ferner einerseits mit dem Kollektor des Transistors T\ über eine Diode Dj, andererseits über einen Kondensator G sov ^;e einen damit in Reihe geschalteten Festwiderstand R4 mit Masse verbunden. Der eine Anschluß der Doppelbasis des Unijunction-Transistors 7} bildet den Ausgang5ades Verzögerungskreises la.

Es sei angenommen, daß die von den Transistoren Γι und 7} gebildete Kippstufe sich anfänglich in dem Zustand befindet, in dem der Transistor Γι leitend und der Transistor T₂ gesperrt ist. Der Emitter des Transistors T\ liegt dann an Masse, so daß die Spannung VG mittels der Diode Dj auf dem Wert Null gehalten wird. Wird der Eingang 2a des Verzögerungskreises la mit einem negativen Impuls oder einem negativen Spannungssprung beaufschlagt, »υ gelangt uic ΐνίμμϋυ-fe in den anderen Zustand, in dem der Transistor T\ gesperrt und der Transistor T₂ leitend ist. Infolgedessen erscheint an dem Ausgang 4a der Kippstufe ein Signal. Die Diode Ds hält die Spannung VG nicht mehr auf dem Wert Null, so daß der Kondensator G entsprechend der Beziehung VG= VR(I —e-'/r) aufgeladen wird, wobei τ die Zeitkonstante ist, die den Wert (R₃ + P\)- G hat Wenn die Spannung VG den Wert der Zünd- oder Schaltspannung des Unijunction-Transistors 7} erreicht, so wird der Unijunction-Transistor T₄ leitend, und der Kondensator G kann sich über diesen Transistor 7} entladen. Dabei erscheint dann an dem Ausgang 5a ein negativer Impuls. Die Basis 1 des Transistors 7} ist mit einem Ausgang 14 und die Verbindungsstelle zwischen Kondensator G und R₄ ist mit einem Ausgang 15 verbunden. Die beiden Ausgänge 14 und 15 liefern gleichzeitig einen positiven bzw. einen negativen Impuls, die sich im Bedarfsfall in geeigneter Weise verwenden lassen. Man erkennt, daß die Verzögerung zwischen dem an dem Ausgang 5a auftretenden und dem den Eingang 2a beaufschlagenden Impuls einstellbar ist und daß — da die Zünd- oder Schaltspannung des Transistors % einen festen, von der Beschaffenheit des Transistors 7i abhängigen Wert hat — die Verzögerung eine Funktion der veränderlichen Spannung VR und der Zeitkonstanten τ = (Rj-I-Pi)-G ist, deren Wert durch Änderung der Einstellung des Potentiometers P\ verstellbar ist. Wenn zu dem Eingang 3a ein negativer Impuls gelangt, so geht die Kippstufe in den Zustand über, in dem der Transistor T\ leitend und der Transistor T₂ gesperrt ist, so daß das Signal des Ausgangs 4a verschwindet. Die Spannung VG wird durch die Diode Dj sehr schnell auf Null gebracht, und der Verzögerungskreis la steht von neuem für den Ablauf des vorstehend beschriebenen Vorganges bereit.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsform für den in F i g. 1 schematisch angedeuteten Synchronisierkreis 6 wiedergegeben, der einen Bestandteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bildet. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, weist der Synchronisierkreis 6 einen Rechteckgenerator mit einem Transistor Ts auf, der die positiven Halbwellen verstärkt und invertiert, die eine in Reihe mit der Sekundärwicklung eines Transformators 8 geschaltete Diode D₄ durchläßt. Ein Eingang 7 der Primärwicklung des Transformators 8 wird mit der Bezugs-Wechselspannung Vs gespeist. Es versteht sich, daß der durch die Spannung Vs erregte Rechteckgenerator durch jede andere geeignete Schaltungsanordnung ersetzt werden kann, die in der Lage ist, eine Folge von als Bezugswerten geeigneten Impulsen oder Spannungssprüngen zu liefern.

Der Syncnronisierkreis 6 enthält ferner eine — in der Zeichnung mit einem gestrichelten Rahmen eingefaßte — bistabile Kippstufe 14 mit Transistoren 7e und Tt, die in herkömmlicher Weise aufgebaut ist und zwei voneinander unabhängige Eingänge 9 und 10 hat. Der Eingang 9 steht mit der Basis des Transistors Ts über einen Kondensator G und eine Diode Df, in Verbindung, während der Eingang 10 in gleicher Weise mit der Basis des Transistors Ti über einen Kondensator Q und eine Diode Dj verbunden ist.

Ferner enthält der Synchronisierkreis 6 einen Verstärker mit Transistoren Tg und T), die in herkömmlicher Weise geschaltet sind. Dieser Verstärker dient zur Verstärkung und Formgebung der auf seinen Eingang 11 gegebenen Impulse. Der Eingang 9 der Kippstufe 14 ist mit dem Kollektor des Transistors

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an den Kollektor des Transistors Tg angeschlossen ist.

Wenn die Bezugs-Wechselspannung Vs über den Eingang 7 auf die Primärwicklung des Transformators 8 gelangt, so läßt die Diode D₄ nur die positiven der in der Sekundärwicklung des Transformators 8 entstehenden Halbwellen durch, die nach Verstärkung und Invertierung durch den Transistor T₅ negative Impulse bilden. Diese an dem Kollektor des Transistors Ts auftretenden negativen Impulse wirken auf den Eingang 9 der Kippstufe 14 ein, so daß die Kippstufe 14 den Zustand annimmt, in dem der Transistor T₆ gesperrt und der Transistor T₇ leitend ist Sobald an dem Eingang 11 des Verstärkers mit den Transistoren T₈ und T₉ ein negativer Impuls bzw. ein negativer Spinnungssprung auftritt, wird er verstärkt, geformt und von dem Kollektor des Transistors T₉ auf den Eingang 10 der Kippstufe 14 gegeben, so daß diese in den anderen Zustand übergeht, in dem der Transistor 7J leitend und der Transistor Ti gesperrt ist

Der erste, einer positiven Halbwelle der Spannung Vs entsprechende und dann an dem Eingang 9 der Kippstufe 14 auftretende negative Impuls führt die Kippstufe 14 wieder in ihren anfänglichen Zustand zurück, in dem der Transistor 7« gesperrt und der Transistor Ti leitend ist

Die Kippstufe 14 ist mit einem Ausgang 12 versehen,

der an den Kollektor des Transistors Γ? angeschlossen ist. Wenn an dem Eingang 11 des Verstärkers ein negativer Impuls eintrifft, so kann an dem Ausgang 12 ein negativer Impuls abgenommen werden, der durch den vorstehend beschriebenen Wechsel im Zustand der Kippstufe 14 hervorgerufen wird und synchronisiert ist mit dem Beginn der ersten positiven Halbwelle der Spannung Va, die nach dem Zeitpunkt auftritt, zu dem ein negativer Impuls auf den Eingang 11 des Verstärkers gegeben worden ist. Auf die Bedeutung des von dem Ausgang 12 abgenommenen Impulses wird weiter unten eingegangen.

Man erhält somit, welche spezielle Realisierungsform auch gewählt sei, eine Schaltungsanordnung, deren Wirkungsweise nachstehend in Verbindung mit den Fig. 1 und 4 beschrieben wird, die eine Ausführungsform mit drei Verzögerungskreisen darstellt.

F i g. 4 zeigt drei Diagrammgruppen mit jeweils vier

ΚϋΓΥ£ΠΖίΐ^π£Π die CÜe an ^"P PjncriincyAn K-7ti/ Δι,οτταη-gen der drei Verzögerungskreise la, Xb bzw. Ic herrschenden Spannungen, die Bezugsspannung Vs sowie die am Ausgang 12 des Synchronisierkreises 6 herrschende Spannung wiedergeben. Die einzelnen Kurvenzüge sind mit Bezugszeichen versehen, die jeweils den entsprechenden Punkten in den vorstehend beschriebenen Schaltungen entsprechen, an denen die dargestellten Spannungen auftreten.

Es sei angenommen, daß bei Inbetriebnahme des Steuerkreises alle drei Verzögerungskreise la, Xbund Ic sich in dem Zustand befinden, bei den der Transistor 7i leitend und der Transistor Ti gesperrt ist. Wie erwähnt, sind die Ausgänge Sa, 5b und 5c der drei Verzögerungskreise la, Xb und Ic mit dem Eingang 11 des Synchronisierkreises 6 verbunden, während der Ausgang 12 des Synchronisierkreises 6 an die drei Eingänge 3a, 3b und 3c der drei Verzögerungskreise angeschlossen ist.

Zur Zeit fo (Fig.4) wird an den Eingang 2a des Verzögerungskreises la ein negativer Impuls gelegt, der bewirkt, daß sich der Zustand der Kippstufe des Verzögerungskreises la ändert und somit an dem Ausgang 4a dieses K-cises ein Signal auftritt. Die Änderung des Zustandes der Kippstufe des Zeitverzögerungskreises la führt — wie bereits erläutert — zur Entstehung eines negativen Impulses, der zur Zeit t\ an dem Ausgang 5a des Verzögerungskreises la auftritt Die Verzögerung ti-to ist dabei im Verhältnis zu dem auf den Eingang 2a einwirkenden Impuls veränderlich. Der Ausgang 5a ist mit dem Eingang 11 des Synchronisierkreises 6 verbunden, und der zur Zeit f, an dem Ausgang 5a auftretende Impuls führt zur Änderung des Zustandes der Kippstufe 14 des Synchronisierkreises 6. Es erscheint somit an dem Ausgang 12 der Kippstufe 14 ein Signal.

Der Anfang der ersten positiven Haibwelle der Spannung Vs, die nach dem Zettpunkt ii auftritt, erscheint zu dem Zeitpunkt t₂. Dabei ergibt sich eine neue Änderung des Zustandes der Kippstufe 14, außerdem verschwindet das an dem Ausgang 12 der Kippstufe 14 vorhandene Signal und erzeugt dabei einen negativen Spannungssprung. Der Ausgang 12 ist mit dem Eingang 3a des Verzögerungskreises la verbunden, so daß der zur Zeit fe auftretende negative Spannungssprung den Eingang 3a beaufschlagt und zu einer Änderung des Zustandes der Kippstufe des Verzögerungskreises la führt, die damit in ihren Anfangszustand zurückkehrt, den sie vor dem Zeitpunkt to aufwies. Dadurch verschwindet dann auch das zum Zeitpunkt fo an dem Ausgang 4a aufgetretene Signal.

Der Ausgang 4a ist an den Eingang 2b des Verzögerungskreises 1/jangeschlossen. Das Verschwinden des an dem Ausgang 4a vorhandenen Signals zum Zeitpunkt h führt zu einem negativen Spannungssprung, der demgemäß zu einem Wechsel des Zustandes der Kippstufe des Verzögerungskreises Xb führt und somit dieselben Vorgänge auslöst, wie sie für den Kreis la beschrieben wurden. Der Verzögerungskreis IZj liefert

ίο an seinem Ausgang Ab ein Signal, das zum Zeitpunkt fc beginnt und zum Zeitpunkt U endet. In der gleichen Weise liefert der Verzögerungskreis Ic an seinem Ausgang 4c ein Signal, das zur Zeit U beginnt und zur Zeit ie endet. Die Zeitintervalle 6—ίο, U — ti und k—U

is sind veränderlich und die Zeitpunkte to, t₂ und /₆ fallen jeweils mit den Anfängen der positiven Halbwellen d?r Bezugsspannung Vszusammen.
Wenn der Ausgang 4c des Verzögerungskreises Ic

wird der Zustand der Kippstufe des Verzögerungskreises la geändert, sobald zum Zeitpunkt ie das von dem Verzögerungskreis lean seinem Ausgang 4cabgegebene Signal verschwindet und damit einen negativen Spannungssprung erzeugt, der auf den Eingang 2a des Kreises la einwirkt, so daß dieselben Vorgänge eingeleitet werden, wie sie vorstehend bereits beschrieben wurden. Man kann jedoch auch auf eine Verbindung zwischen dem Ausgang 4c und dem Eingang 2a verzichten. In diesem Fall ist der Steuerzyklus zur Zeit fe

)o beendet, wobei jeder der drei Verzögerungskreise Xa, Xb und I c ein Signal geliefert hat.

Die an den Ausgängen 4a, 4b und 4c abgegebenen Signale lassen sich in vorteilhafter Weise zur Steuerung beliebiger Vorgänge einsetzen.

α In einer Widerstandsschweißanlage ist es notwendig, einesteils die Bewegung der beiden Elektroden, die zwei Bleche an einer bestimmten Stelle gegeneinanderdrükken sollen, andererseits den die beiden Elektroden durchfließenden Schweißstrom zu steuern. Ein einfacher Schweißzyklus besteht darin, daß die Elektroden zunächst in Kontakt mit den Blechen gebr?-ht, dann auf die Bleche gedrückt werden, hierauf die Elektroden erhitzt werden und schließlich der Elektrodendruck bei Beendigung der Elektrodenerwärmung vergrößert wird.

Ein solcher einfacher Zyklus kann mittels der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung gesteuert werden. Zur Steuerung der Bewegung und des von den Elektroden bzw. Elektrodenhalterungen ausge-

übten Drucks geeignete Elektroventile werden durch die von den Ausgängen 4a, 4b und 4c der Verzögerungskreise la, Xb und Ic gelieferten Signale betätigt. Die Elektrodenhalterungen kommen in Kontakt mit den Blechen. Zwischen den Zeitpunkten to und h wird ein Druck ausgeübt Dieser Vorgang wird durch das am Ausgang 4a auftretende Signal gesteuert Die Aufheizung der Elektroden und die Aufrechterhaltung des Drucks werden durch den Ausgang 46 gesteuert und finden somit zwischen den Zeitpunkten ti und U statt Die Vergrößerung der Druckwirkung wird durch das Signal des Ausgangs 4c gesteuert und erfolgt somit zwischen den Zeitpunkten U und te- Man erhält so einen einem einfachen Widerstands-Schweißvorgang entsprechenden Zyklus.

fi^r Die erfindungsgemäße Steuerschaltung kann jedoch auch kompliziertere Zyklen steuern, wenn man die Anzahl der dem Synchronisierkreis zugeordneten Verzögerungskreise erhöht.

Man erhält somit eine Steoerschaltungsanordnung, die gegenüber bekannten Steuerschaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art eine Reihe wesentlicher Vorzüge aufweist. So fallen die Anfänge der einzelnen, von den Verzögerungskreisen la, Xb und Ic erzeugten und an den Ausgängen 4a, 4b bzw. 4c auftretenden Signale mit den Anfängen der positiven Halbwellen der Bezugsspannung zusammen und liegen somit in Phase mit der Speisespannung für die Schweißanlage. Diese Eigenschaft der erfindungsgemäßen Steuerschaltung ermöglicht es, die Bildung von Stromspitzen beim Einschalten der Elektrodenheizung zu vermeiden. Die

Einschaltung des Elektrodenventils ist ebenfalls mit der Spannung Vs synchronisiert, so daß die Arbeitsgeschwindigkeit der Anlage erhöht werden kann.

Ferner kann die Steuerschaltungsanordnung an verschiedene Arbeitsabläufe angepaßt werden. Es genügt dazu, die Anzahl der Verzögerungskreise so zu ändern, daß die gewünschte Anzahl Steuersignale erhalten wird. Außerdem ist die erfindungsgemäße Steuerschaltung in der Lage, kontinuierlich und perkdisch zu arbeiten, indem das Ende eines Signalzyklus einen neuen Signalzyklus einleitet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Schaltungsanordnung mit in Kaskade geschalteten, bei Beaufschlagung durch einen Startimpuls nacheinander und in Abhängigkeit voneinander zur Wirkung kommenden, mit ÄG-Gliedern versehenen Verzögerungskippkreisen zur Erzeugung von aufeinanderfolgenden, zu einem Bezugs-Wechselspannungssignal synchronen Impulsen veränderbarer Dauer zur Steuerung entsprechend aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge, insbesondere einer Schweißanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungskippkreise (la, 16, Ic) als Eingangsstufe jeweils eine bistabile Kippstufe mit zwei voneinander unabhängigen Eingängen (2a; Ib; 2c und 3a;3b;3c) — zu deren Setzen und Rücksetzen — und einen Ausgang (4a,- 4b; 4c) aufweisen, von dem ein Steuersignal für einen Arbeitsvorgang abnehmbar ist und an dem ein mit einem ÄC-Glied versehenes Verzögerungslcippglied angeschlossen ist, dessen Ausgang (5a; Sb; 5c) seinerseits zur Abgabe eines Auslösesignals vorgesehen und mit einem Synchronisierkreis (6) verbunden ist, daß ein zweiter Eingang (7) des Synchronisierkreises (6) mit einem Bezugs-Wechselspannungssignal (Vs) beaufschlagbar ist und dessen Ausgang (12) zwecks Abgabe eines Synchronisiersignals mit den zweiten Eingängen (3a; 3b; 3c) der bistabilen Kippstufen der Verzögerungskippkreise (la, \b. Ic) zu deren Rücksetzen verbunden ist, daß der erste Eingang (2a) der bistabilen Kippstufe des ersten Verzögerungskippkreises (la) «Tiit dei'i Startimpuls beaufschlagbar ist, und daß die Ausgänge (4a; 4b) der bistabilen Kippstufen der Vera -'gerungskippkreise (la; Ib) jeweils mit dem ersten Eingang (2b; 2c) der bistabilen Kippstufe des in der Kaskade folgenden Verzögerungskippkreises (\b; Ic) derart verbunden sind, daß die bistabile Kippstufe des ersten Verzögerungskippkreises (la) durch den Startimpuls gesetzt, gleichzeitig über deren Ausgang (4a) der Beginn des ersten Arbeitsvorganges ausgelöst und das zugehörige, mit dem ÄC-GIied versehene Verzögerungskippglied zu laufen beginnt und sodann nach Ablauf der durch das ÄC-Glied vorgegebenen Zeit das Verzögerungskippglied ein Auslösesignal an den Synchronisierkreis (6) abgibt, der seinerseits beim Anfang der nächsten positiven Halbwelle des Bezugs-Wechselspannungssignals (Vs) mittels des Synchronisiersignals Über den zweiten Eingang (3a) der bistabilen Kippstufe diese zurücksetzt, wodurch der erste Arbeitsvorgang beendet und der Beginn des zweiten Arbeitsvorganges ausgelöst wird und das Verzögerungskippglied des zweiten Verzögerungskippkreises (\b)xn laufen beginnt, usw.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungskippglied einen Unijunction-Transistor (Τή enthält, der als Oszillator geschaltet ist und zwei stabile Zustände besitzt, in denen er sich im leitenden bzw. im gesperrten Zustand befindet, und daß das Verzögerungskippglied im leitenden Zustand des Unijunction-Transistors (Ά) an seinen Ausgang (5a; 5b; 5c) Impulse liefert, die beginnen, wenn die an den Klemmen des Kondensators (G) des ÄC-Gliedes (Rh Pi; Q), der sich Über zugehörige Schaltungselemente (Ri, P\, Ti) auflädt, auftretende Spannung die Zündspannung des Unijunction-Transistors (7}) erreicht,

   3, Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zugehörigen Schalttingsele-

   mente (R₃, P_h T₃) einen Transistor (T₃) umfassen, mit dessen Hilfe eine einstellbare Spannung (VR) vorgesehen ist, die den Kondensator (Q) über einen Festwiderstand (R₃) und ein damit in Reihe geschaltetes Potentiometer (P]) speist

   ι ο 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, daß der Synchronisierkreis (6) eine bistabile Kippstufe (14) mit zwei voneinander unabhängigen Eingängen (9,10) aufweist, die ihren ersten Zustand einnimmt, wenn der eine (9) der

   η Eingänge (9, 10) von einem Bezugssignal beaufschlagt wird, das von einer Impulsfolge gebildet ist, die von einem durch die Bezugs-Wechselspannung (Vs) gespeisten Rechteckgenerator (7s) ,geliefert wird, und die ihren zweiten Zustand einnimmt, wenn der andere (10) der beiden Eingänge (9, 10) von einem negativen Impuls beaufschlagt wird, der seinerseits durch einen Auslöseimpuls hervorgerufen ist. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckgenerator (Ts) negative Impulse liefert, die mit den positiven Halbwellen der Bezugs-Wechselspannung (Vs) synchronisiert sind und von denen der erste nach dem Obergehen der bistabilen Kippstufe (14) in den zweiten Zustand auftretende Impuls die bistabile Kippstufe (14) in ihren ersten Zustand zurückstellt und daß dabei die Änderung des Zustands der bistabilen Kippstufe mit dem Anfang des genannten ersten negativen Impulses des Rechteckgenerators synchronisiert ist