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"Sicherheitsschaltung für Zweihandbestätigung von Vorrichtungen" Die
Erfindung bezieht sich auf die sogenannte Zweihandbetätigung von Vorrichtungen aller
Art einschließlich Antrieben und Energieerzeugern, zu deren Einschalten die Bedienungsperson
zwei getrennte Befehlsorgane gleichzeitig mit Je einer Hand betätigen muß und so
gehindert ist, daneben unerwUnschte sonstige Manipulationen vorzunehmen, die entweder
die Bedienungsperson selbst oder die ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung gefährden
könnten.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, die Zweihandbetätigung mit erhöhter
Sicherheit und unter Anwendung verhältnismäßig einfacher Mittel herbeizuSühren.
Sie betrifft im besonderen eine elektronische Sicherheitsschaltung> die auf die
Betätigung Jedes der beiden Befehlsorgane mit Abgabe Je eines Impulses reagiert;
diese Impulse werden einem die Vorrichtung steuernden Zeitglied zugeführt. Treffen
sie ordnungsgemäß innerhalb eines vorbestimmten kurzen Zeitintervalls zusammen,
so veranlassen sie den Anlauf des Zeitgliedes, das die zu steuernde Vorrichtung
auch nach Abklingen der Impulse in Tätigkeit hält.
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Die Sicherheitsschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß jedes der zugleich zu betätigenden Befehlsorgane mit einem von ihm gesteuerten
und hierdurch zur Abgabe eines Impulses
veranlaßten Impulserzeuger
verbunden ist, welche Impulserzeuger an ihren Ausgängen an ein die Vorriohtung steuernden
Zeitglied angeschlossen sind> das nur bei zeitlichen Zusammentreffen der Impulse
anläuft und die Vorrichtung mindestens während seiner Laufdauer in Tätigkeit hält.
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Unter zeitlichem Zusammentreffen der Impulse ist auch ein nur zeitweiliges
Uberdecken der Impulse zu verstehen. Diese brauchen also nicht synchron zu beginnen
und zu enden, sondern können auch zeitlich verschoben sein, aber nur soweit, daß
der zweite Impuls noch vor dem Ende des ersten Impulses beginnt, und daher vorübergehend
beide Impulse gemeinsam zur Wirkung kommen.
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Die zu steuernde Vorrichtung kann auch ein elektrischer Schalter für
einen Antriebsmotor sein oder ein elektromagnetisch steuerbares Einlaßventil fUr
ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel. Der Steuerstromkreis des Schalters
oder Ventils kann durch das erwähnte Zeitglied - etwa ein elektronisch steuerbares
Relais - während einer daran einstellbaren Laufzeit unter Strom gesetzt werden.
Das Zeitglied selbst wird nur in Gang gesetzt, wenn in seinem Eingangskreis die
beiden durch die Befehlsorgane auszulösenden Impulse zusammentreffen.
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Damit die Befehlsorgane annähernd gleichzeitig betätigt werden messen,
ist dafUr gesorgt, daß die Impulse nur denn wirksam werden und das Zeitglied in
Gang setzen, wenn sie in seinem Eingangskreis gleichzeitig oder so kurz hintereinander
innerhalb eines vorbestimmten kleinen Zeitintervalls ankommen, daß sie sich wenigstens
zeitweise Uberdecken. Vorzugsweise veranlaßt jedes der Befehlsorgane bei seiner
Betätigung die Entladung eines zugehörigen Kondensators über elnen ohmschen Widerstand.
Der Zeitkonstante dieses RC-Kreises entspricht die wesentliche Impulsdauer. Die
Entladespannung der Kondensatoren wird beispielsweise Je einem Transistor oder sonstigen
Verstärker zugeführt, der während der Dauer des Entladeimpulses leitend wird und
dadurch die Steuerung des erwähnten Zeitglieds ermöglicht. Die
Ausgänge
der beiden Befehlsschaltungen sind an den Eingang des Zeitglieds in solchem Sinn
angeschlossen, daß die Ausgangsgrößen einander unterstUtzen. Durch geeignete Bemessung
kann dafUr gesorgt werden, daß ein Impuls allein wirkungslos bleibt und nur beide
zusammen das Zeitglied einschalten können. Der weitere Verlauf des Einschaltvorgangs
erfolgt dann unabhängig von den Befehlsorganen. Eine zunächst unterlassene Betätigung
des einen von ihnen kann nicht nachgeholt werden. Wenn die Bedienungsperson etwa
das eine Befehlsorgan vorweg in eingeschaltenem Zustand durch irgendwelche Mittel
fixiert, um so die eine Hand zu befreien, klingt der dadurch gegebene Impuls ab,
ehe das andere Befehlsorgan betätigt wird.
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Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der
Sicherheitsschaltung näher beschrieben.
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Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind Schaltbilder zweier etwas verschiedener
Ausführungsformen, während Fig. 3 eine für beide Ausführungen gemeinsam, , geltende
Gesamtanordnung der Bestandteile twiedergibt.
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Die beiden Ausführungsbeispiele stimmen unter anderem darin Uberein,
daß sie zwei mit Je einem Befehlsorgan b1 bezw. b2 verbundene elektronische Impulserzeuger
I und II und ein von diesen steuerbares Zeitglied III enthalten, ar dessen Ausgang
über ein Relais 0 und einen Transistor T8 ein elektromagnetisch fernbedienbares
Schaltorgan S fUr die zu steuernde Vorri-chtung sich angeschlossen ist. Die beiden
Schaltungen unterscheiden sich aber durch die nur in Fig. 2 erscheinenden Kontakte
b1tl, b2" am Eingang des Zeitglieds III.
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Die Ausführung nach Fig. 1 ist fUr die Steuerung von Vorrichtungen
bestimmte die bei dem Anlauf ihres Arbeitsganges selbsttätig Sicherungsmittel einschalten,
wodurch die weitere Zweihandbetätigung während des für beliebige längere Dauer weiterlaufenden
Arbeitsganges entbehrlich wird. Es handelt sich hierbei z. B.
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um Arbeitsmaschinen, die am Beginn des Arbeitsganges selbsttätig ihr
Werkzeug durch ein Schutzgitter umgeben und so die Hand der Bedienungsperson vom
Werkzeug bis zum Ende des Arbeitsganges fernhalten. Die Zeit bis zum Wirksamwerden
der Sicherungsmittel ist hier so kurz, daß auch bei vorzeitigem Loslassen eines
der Befehlsorgane kein Spielraum für unzulässige Manipulationep mit der freiwerdenden
Hand verbleibt. Nach beendeter Laufzeit des Zeitgliedes wird die zu steuernde Vorrichtung
selbsttätig abgeschaltet.
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Die Ausführung nach Fig. 2 ist insbesondere für Vorrichtungen vorgesehen,
deren gesamter Arbeitsgang nur so lange dauert, das der Bedienungsperson das Festhalten
beider Befehlsorgane während dieser Dauer zugemutet werden kann. Es werden hier
keine weiteren Sicherungsmittel nach Art der erwähnten Schutzgitter oder dergleichen
benötigt. DiEse Ausführungsform ist so eingerichtet, daß vorzeitiges Loslassen eines
der Befehlsorgane sofortiges Abstellen des Arbeitsganges herbeiführt.
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Die Schaltung wird nunmehr an Hand der Fig. 1 näher erläutert. Sie
enthält drei das Schaltrelais O über einen zugehörigen Transistor T7 steuernde Transistorgruppen
I, II und m in der Art von monostabilen Multivibrat-oren, einen im wesentlichen
aus einer Zener-Diode Z und einem Transistor T bestehenden stabilisierten 9 Netzanschlußteil
sowie einen durch den Kontakt ot des Relais O betätigbaren Schalttransistor T8 für
das Einschaltorgan S der zu steuernden Vorrichtung. Die Schaltung wird aus dem VJechselstromnetz
w über einen Transformator t und eine Gleichrichterbrücke g mit Gleichstrom gespeist.
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Die aus Je zwei Transistoren T1, T2 bzw. T3, T4 zusammengesetzten
Transistorgruppen I und II enthalten Je eines der zur Zweihandbetätigung vorgesehenen
Befehlsorgane in Form von Tastern bl und b2 und geben beim Einschalten des zugehörigen
Kontakts b11 bzw. b21 Je einen Impuls ab, dessen wesentliche Dauer - wie erwähnt
- von der Zeitkonstante des in der Gruppe enthaltenen Kondensator-Jiderstand-Kreises
abhängt.
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Diese Impulsgabe kommt beispielsweise in der Gruppe I wie folgt zustande:
Der+Ausgang des Netzgleichrichters g habe das Potential Null und der andere Gleichrichterpol
etwa -12 V. Über den Widerstand R2 gelangt das negative Potential an die Basis des
Transistors T2, wodurch dieser durchlässig wird. Wegen des kleinen Widerstandes
seiner Emitter-Kollektorstrecke erscheint am Ausgang der Gruppe I hinter R11 das
Potential Null. Solange der Tasterkontakt b1 offen ist, bleibt der Transistor T1
gesperrt. Der die beiden Transistoren koppelnde Kondensator C4 lädt sich auf 12
V auf, wobei Punkt B gegenüber Punkt A das höhere Potential hat. Wird nun der Taster
b1 betätigt und sein Kontakt bl'geschlossen, so gelangt über den Widerstand R1,
negatives Potential an die Basis von T1. . Dieser wird durchlässig und bringt über
seine leitende Emitter-Kollektorstrecke den Punkt A auf das Potential Null. Dabei
verschiebt sich durch die in C4 enthaltene Ladung das Potential in Punkt B auf +12
V, wobei der Transistor T2 in den Sperrzustand kommt. Der Kondensator C4 ist zu
diesem Zeitpunkt über den durchlässigen Transistor T1 und den Widerstand R2 falsch
gepolt und wird daher umgeladen. Während des Umladevorgangs ändert sich das Potential
in B stetig von +12 V bis -12 V. Solange Punkt B positiv ist, bleibt T2 gesperrt.
Wird aber im Verlauf der Umladung B negativ, dann kehrt T2 in den Durchlaßzustand
zurück. Am Ausgang der Gruppe I hinter R11 erscheint ein negatives Signal, dessen
durch die Werte von R2 und C2 bestimmte wirksame Dauer etwa o,3 sec. beträgt. Die
gleichen Vorgänge spielen sich in der Transistorgruppe II ab, wenn der Taster b2
gedrückt wird.
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Der Eingangstransistor T5 des Zeitgliedes III ist durch geeignete
Bemessung des Widerstandes R15 so weit im Sperrzustand gehalten, daß das Ausgangssignal
nur einer der beiden Gruppen I oder II, also das Drücken nur eines Tasters bl oder
b2> nicht ausreicht, die Basis von T5 auf hinreichend negatives Potential
zu
bringen und die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors T5 durchlässig zu machen.
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Die am Ausgang der Gruppe I über den Widerstand R11 und am Ausgang
der Gruppe II über den Widerstand R13 geleiteten Signale enden selbsttätig nach
Ablauf der vorgesehenen Impulsdauer, auch wenn der eine oder andere Taster bl oder
b2 weiterhin gedrückt wird.
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Die aus den Transistoren T5 und T6 gebildete Transistorengruppe III
enthält ein einstellbares Zeitelement in Form eines 500 /uF-Kondensators C2 und
eines 50 kQ-Pótentiometers R19 in Reihe mit einem festen Widerstand R. An den Ausgang
dieser Gruppe III ist der Steuerkreis des das Relais 0 schaltenden Transistors T7
angeschlossen.
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Nur wenn die beiden mittels der Taster bl und b2 veranlaßten Ausgangssignale
innerhalb der Impulsdauer von o,3 sec. gemeinsam an der Basis von T5 auftreten und
sich am Widerstand R1 summieren, wird die Spannung an diesem groß genug, um den
gena g enTransistor T5 durchlässig zj chen und das Zeitglied III in Gang zu setzen.
Nach Abklingen der beiden Impulse verbleibt die Basis von T5 über den Kontakt o'
des Relais O auf negativem Potential.
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Dabei beginnt die Umladung des Kondensators C2 über die Widerstände
R8 und R19 ähnlich wie vorhin für den Kondensator C4 beschrieben wurde. Die Dauer
der Umladung ist dabei mittels des Potentiometers R19 einstellbar.
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Treffen am Eingang des Transistors T5 der Gruppe III die beiden Befehlsimpulse
zusammen, so lassen sie das erwähnte Zeitglied anlaufen. Während dessen Laufdauer
wird der Transistor T leitend und über ihn das Relais 0 erregt, welches seine Kontakte
o'und o" schließt Das Schließen des Kontaktes o" macht den Transistor T8 leitend,
wodurch der Arbeitskreis des elektromagnetischen S*alters oder Ventils S Strom erhält.
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Dieser Zustand bleibt während der Laufdauer des in der Transistorgruppe
III enthaltenen Zeitgliedes aufrecht. Dessen Ablauf bewirkt das Absteuern der Transistorgruppe
III und damit die Sperrung des Transistors T7, so daß das Relais 0 aberregt wird
und seine Kontakte o'und o" öffnet.
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Der Schalter oder das Ventil S der zu steuernden Vorrichtung verbleibt
bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform unabhängig von dem ffnen
des Relaiskontaktes o in seiner Arbeitsstellung, bis der Arbeitsvorgang der zu steuernden
Vorrichtung abgelaufen ist.
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Bei der in Fig.2 dargestellten zweiten Ausführungsform enthält Jedes
der beiden Befehlsorgane bl.und b2 je zwei mechanisch gekuppelte Kontakte blt und
b111 bzw. b21 und b2". Die Kontakte b und b21 sind an gleicher Stelle der Schaltung
angeordnet, wie -die Kontakte b1 und 1U2 der ersten Ausführungsform. Die Kontakte
b1" und b2 liegen im Steuerkreis des Eingangstransistors T5 der Transistorgrpe III.
Wird eines der beiden Befehlsorgane vorzeitig losgelassen, so wird der Steuervorgang
durch das Offnen des zugehörigen Kontakts b1" oder b2' abgebrochen una die Schaltung
nimmt ihren Ausgangszustand wieder ein. Bei dieser Ausführungsform müssen also während
des ganzen Arbeitsvorgangs der zu steuernden Vorrichtung beide Taster bl und b2
gedrUckt bleiben, weil sonst der Transistor T5 bei Öffnen des die Kontakte b111
und bzw enthaltenden Stromzweiges sofort sperrt und die nachfolgenden Transistoren
T6 und T7 ansteuert, wodurch das Relais O stromlos wird und abfällt. Der Schalter
oder das Ventil S kehrt nach Aufhören der Stromzufuhr selbsttätig in seine Anfangsstellung
zurück. Erst bei erneuter gleichzeitiger Betätigung beider Befehlsorgane kann der
Einschaltvorgang wiederholt werden.
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Die Bestandteile beider besprochenen Schaltungen können nach Fig.3
in einem Gehäuse vereinigt werden, wobei nur das Schaltorgan S der zu steuernden
Vorrichtung und die beiden Befehlsorgane
bl und b2 außerhalb des
Gehäuses verbleiben. Die Anordnung ist hier so getroffen, daß sie für biede Schaltungen
Fig.l und Fig.2 verwendbar ist. Für die Schaltung nach Fig.l werden nur die Kontakte
b11 und b21 und die gestrichelt angedeuteten Leitungen fortgelassen, zugleich aber
zwei für diese Leitungen vorgesehene Anschlüsse durch die strichpunktiert gezeichnete
Verbindung überbrückt. Die einzelnen Bestandteile tragen in Fig.3 die gleichen Bezeichnungen
wie in den Schaltbildern Fig.l und 2.
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- Ansprüche -