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XZweihandshalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten von elektrischen
Lasten" Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweihandschalteinrichtung zum Ein- und
Ausschalten von elektrischen Lasten, vorzugsweise des Auslösemechanismus von Stanzmaschinen,
Fressen usw., mit zwei mindestens annähernd gleichzeitig zu betätigenden Tastschaltern,
die in Serie in den Laststromkreis eingeschaltete Kontakte aufweisen.
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Un zu verhindern, daß eine Bedienungsperson z.B. bei einer Stanzmaschine
mit einer Hand in das Werkzeug eingreifen kann und itt der anderen Hand den Auslösemechanismus
einschaltet, ist s bekannt, eine Schaltvorrichtung mit zwei von Hand zu betätigenden
Hebeln vorzusehen. HLt diesen Hebeln sind aneinander
ablaufende
Kurvenscheiben verbunden, deren Kurvenzug so gewählt ist, daß die Hebel gleichzeitig
gedrückt werden müssen, um die ihnen zugeordneten Tastschalter betätigen zu können.
Uber diese Tastschalter wird dann z.B. ein Schütz geschaltet, das den Arbeitshub
auslöst. Von Nachteil ist dabei jedoch, daß die Hände zu jedem Auslösen der Arbeitsmaschine
von der jeweiligen Arbeitsstelle zu den Hebeln zurückgezogen werden und einen beachtlichen
Schaltweg synchron ausführen müssei. Dadurch wird bei der Bearbeitung von Werkstücken,
die z.B. einzeln in das Stanzwerkzeug einzulegen sind, nur eine geringe Arbeitsgeschwindigkeit
erreicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Schalteinrichtung der eingangs
genannten Arten eine elektrische Verriegelung des Last stromkreises vorzunehmen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß beim
Betätigen der beiden Tastschalter je ein Steuersignal an die beiden Eingänge eines
ersten Und-Gatters und eines ersten Oder-Gatters legbar ist, daß der Ausgang des
ersten Und-Gatters an einen Eingang eines zweiten Und-Gatters gelegt ist, dessen
zweiter Eingang an den gegenüber dem Setzeingang negierenden Ausgang einer ersten
bistabilen Kippstufe angeschlossen ist, daß der Setzeingang an den Ausgang eines
dritten Und-Gatters angeschaltet ist, dessen erster Eingang über einen Negator an
den Ausgang des ersten Und-Gatters, dessen zweiter Eingang an den negierenden Ausgang
einer monostabilen Kippstufe und dessen dritter Eingang an den Ausgang des ersten
Oder-Gatters gelegt ist, an den zusätzlich der Eingang der monostabilen Kippstufe
sowie über einen Negator der Rückstelleingang der bistabilen Kippstufe angeschlossen
ist und daß der Ausgang des zweiten Und-Gatters mit dem Steuerelement eines in Serie
zu den Tastschalterkontakten liegenden Last schalters verbunden ist. Da hierbei
zwischen den Xastschaltern lediglich elektrische Verbindungsleitungen vorgesehen
zu werden brauchen, können sie in den Bewa6ungsberelch der Hände gelegt werden,
den
diese bei der Handhabung des zu bearbeitenden Werkstückes nehmen. Dabei kann der
Hub der Arbeitsmaschine auch hier nur dann ausgelöst werden, wenn die Tastschalter
innerhalb der vorgegebenen Impulsdauer der monostabilen Kippstufe gedrückt werden.
Ist das Zeitintervall zwischen dem Einschlten der einen Taste und dem der anderen
Taste größer als diese vorbestimmte Zeit, die z.B. 100 ms beträgt, dann wird über
das dritte Und-Gatter und die erste bistabile Kippstufe das Signal am zweiten Eingang
des zweiten Und-Gatters gelöscht. Ein Auslösen des Lastschalters ist demnach nur
möglich, wenn beide Tastschalter ausgeschaltet waren und ihre Betätigung innerhalb
der vorgegebenen Zeitspanne erfolgt. Die Steuersignale werden dabei vorzugsweise
über je einen zusätzlichen Kontakt an den Tastschaltern auf die Eingänge des ersten
Und-Gatters und des ersten Oder-Gatters angeschaltet. Vorzugsweise ist dem Lastschalter
ein Sicherheitsschalter in Serie gelegt, der über eine besondere, mit dem ersten
Steuerungsteil verknüpfte Uberwachungsschaltung gesteuert wird.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand
der Prinzipschaltung eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
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In den stark ausgezogenen Laststromkreis eines Schützes 1 sind in
Serie Kontakte 2 und 3 von Last schaltern 4 und 5 sowie ggf. ein Sicherheitsschalter
6 und ein Lastschalter 7 geschaltet. Die Tastschalter 4 und 5 sind außerdem mit
zusätzlichen Steuerkontakten 8 bzw. 9 versehen. Ueber den Steuerkontakt 8 ist dabei
ein Steuersignal an einen Eingang 10 eines ersten Und-Gatters 11 und gleichzeitig
an einen Eingang 12 eines ersten Oder-Gatters 13 anschaltbar. Durch den Steuerkontakt
9 kann dagegen das Steuersignal auf einen weiteren Eingang 14 des Und-Gatters 11
sowie auf einen weiteren Eingang 15 des Oder-Gatters 13 gelegt werden. An den Ausgang
des ersten Und-Gatters 11 ist ein Eingang 16 eines zweiten Und-Gatters 17
sowie
über einen Negator 18 ein erster Eingang 19 eines dritten Und-Gatters 20 angeschaltet.
Ein zweiter Eingang 21 des Und-Gatters 17 liegt am negierenden Ausgang 4 einer bistabilen
Kippstufe 22, bei der Signal am Eingang s Signal "Null" am Ausgang 4 bewirkt. Das
zweite Und-Gatter 17 weist einen dritten Eingang 23 auf, der jedoch uhr notwendig
ist, wenn eine Punktionsüberwachung im Zusammenhang mit dem Sicherheitsschalter
6 durchgeführt werden soll, Der Setz-Eingang S der Kippstufe 22 ist an dem Ausgang
eines zweiten Oder-Gatters 24 angeschlossen, von dem ein Eingang 25 auf den Ausgang
des dritten Und-Gatters 20 geführt ist und an dessen zweiten Eingang 26 ein Sperrsignal
anlegbar ist. Der zweite Eingang 27 des Und-Gatters 20 liegt am negierenden Ausgang
Q einer monostabilen Kippstufe 28, dessen Eingang an den Ausgang des ersten Oder-Gatters
13 angeschlossen ist. Die Impulsdauer, während der am Ausgang Q der monostabilen
Kippstufe 28 kein Signal ansteht, bestimmt die Zeitdifferenz, mit der die Tastschalter
4 und 5 gegeneinander verzögert gedrückt werden können, damit der Schalter 7 geschlossen
werden kann. Der dritte Eingang 29 des Und-Gatters 20 ist unmittelbar an den Ausgang
des ersten Oder-Gatters 13 angeschlossen. Außerdem ist damit über einen Negator
30 der Rückstelleingang R der bistabilen Kippstufe 22 angeschaltet. Der Ausgang
des zweiten Und-Gatters 17 ist im übrigen mit dem Steuerelement des Lastschalters
7 verbunden. Der Lastschalter kann dabei z.B.
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als Relais oder als steuerbarer Halbleiterschalter ausgebildet sein,
wobei die Relaisspule bzw. die Steuerelektrode des aalbleiterschalters durch das
Und-Gatter 17 gesteuert werden.
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Bei einer derart aufgebauten Schaltung liegen bei nichtbetätigten
Tastschaltern 4 bs*. 5 die Ausgänge 4 aowohl der monostabilen Kippstufe 28 als auch
der bistabilen Kippstufe 22 hoch, d.h. es steht an ihnen Signal an. Wird nun s.B.
der Tastschalter 5 bestätigt, dann schließen die Kontakte 3 und 9, so daß am Eingang
14 des ersten Und-Gatters 11 und am Eingang 15
des ersten Oder-Gatters
13 Signal anliegt. Dadurch entsteht am Ausgang des Oder-Gatters 13 ebenfalls Signal,
das den Impuls der monostabilen Kippstufe 28 auslöst und gleichzeitig am Eingang
29 des dritten Und-Gatters 20 ansteht. Am Eingang 19 des Und-Gatters 20 steht wegen
dem vorgeschalteten Negator 18 ebenfalls Signal an, während am Eingang 27 des Und-Gatters
20 während der Impulsdauer der monostabilen Kippstufe kein Signal anliegt. Während
der Impulsdauer der monostabilen Kippstufe 28 tritt somit keine Umschaltung der
bistabilen Kippstufe 22 ein, so daß am Eingang 21 des Und-Gatters 17 Signal ansteht.
Da Jedoch am Eingang 10 des ersten Und-Gatters 11 kein Signal ansteht, ist auch
der Eingang 16 des Und-Gatters 17 ohne Signal, so daß der Lastschalter 7 nicht geschlossen
wird. Nach Ablauf der Impulsdauer der monostabilen Kippstufe 28 kommt auch an den
Eingang 27 des Und-Gatters 20 Signal, so daß dann über das Oder-Gatter 24 auf den
Setz-Eingang s der bistabilen Kippstufe 22 Signal gelangt, die dadurch umschaltet,
so daß an ihrem Ausgang 4 und damit am Eingang 21 des Und-Gatters 17 kein Signal
mehr ansteht. Dadurch kann beim nachträglichen Betätigen des Tastschalters 4 zwar
Signal an den Eingang 16 des Und-Gatters 17 gelegt werden, jedoch erfolgt dadurch
keine Umschaltung der bistabilen Kippstufe 23, so daß der Lastschalter 7 nicht mehr
betätigt werden kann. Erst durch Loslassen beider Tast schalt er 4 bzw. 5 kann diedie
Schaltung wieder in die Ausgangsstellung zurtickgestellt werden, da dann am Ausgang
des Oder-Gatters 13 kein Signal anliegt, so daß über den Negator 30 Signal auf den
Rückstelleingang R der bistabilen Kippstufe 22 gelangt, der dadurch zurtickgeschaltet
wird, derart, daß am Ausgang Q und damit am Eingang 21 des Und-Gatters 17 wieder
Signal anliegt. Wird danach wieder z.B. die taste 5 betätigt, und innerhalb der
Impulsdauer der monostabilen Kippstufe 28 auch der zweite astenschalter 4 gedrückt,
dann steht am Eingang 16 des Und-Gatters 17 über das Und-Gatter 11 Signal an, das
zusanen mit dei an Eingang 21 anliegenden Signal dos Und-Gatteis 17 durchschaltet,
wodurch der Lastsohalter 7 betätigt wird. In diesem
Falle kann auf
den Setz-Eingang 5 der bistabilen Kippstufe 22 kein Signal gelangen, da unabhängig
von der Impulsdauer der monostabilen Kippstufe 28 das am Ausgang des Und-Gatters
11 anstehende Signal über den Negator 18 negiert wird und über den Eingang 19 das
Und-Gatters 20 gesperrt wird. Durch Loslassen von beispielsweise der Taste 5 werden
die Und-Gatter 11 und 17 wieder gesperrt, so daß dann über den Negator 18 am Eingang
19 und über das Oder-Gatter 13 am Eingang 29 Signal anliegt. Außerdem liegt auch
am Eingang 27 des Und-Gatters 20 Signal A5- da die Impulsdauer der monostabilen
Kippstufe abgelaufen ist. Folglich schaltet das Und-Gatter 20 durch und legt an
den Setz-Eingang S der bistabilen Kippstufe 22 Signal an, das eine Umschaltung und
damit ein Löschen des Signals am Eingang 21 des Und-Gatters 17 bewirkt. Ein erneutes
Drücken des Tastschalters 5 kann dann ebenfalls eine Durchschaltung des Und-Gatters
17 nicht mehr bewirken. Eine erneute Einschaltung des Schützes 1 übele den Last
schalter 7 kann erst nach Loslassen beider Tastschalter 4 bzwO 5 durchgeführt werden,
da nur dadurch eine Rückstellung der bistabilen Kippstufe 22 in ihre Ausgangsstellung
in der vorbeschriebenen Weise möglich ist. Die Steuerkontakte 8 bzw. 9 sind übrigens
so angeordnet, daß sie zeitlich nach den Kontakten 2 bzw. 3 schließen und vor den
Kontakten 2 bzw. 3 öffnen. Die Stromschaltung übernimmt dann allein der Lastschalter
7.
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Da es vorkommen kann, daß der Lastschalter 7, der z.B. ein Relais
oder ein Halbleiterschalter sein kann, durch Kleben eines Relaiskontaktes oder durch
Durchzünden des Thyristors oder Triacs nicht mehr öffnet, ist in Serie dazu der
Sicherheitsschalter 6 gelegt. Die den Schaltern 6, 7 gemeinsame Verbindungsleitung
31 ist mit einem Signal beaufachlagt, das beim Schließen des Last schalt ers 7 auf
einen Eingang 32 und beim Schließen des Sicherhoitsschalters 6 auf einen Eingang
33 eines dritten Oder-Gatters 35 elangt. Der Ausgang dieses Oder-Gatters 35 ist
an einen Eingang 36 eines vierten Und-Gatters 37 angeschlossen, dessen weiter Eingang
38 an den
Rückstelleingang R der bistabilen Kippstufe 22 und dessen
dritter Eingang 39 an den Ausgang 4 der monostabilen ELppstufe 28 angeschlossen
ist. Zu dem Eingang 39 ist außerdem ein Eingang 40 und zu dem Eingang 38 ein Eingang
41 eines fünften Und-Gatters 42 parallel geschaltet, dessen dritter Eingang 43 über
einen Negator 44 an den Ausgang des vierten Und-Gatters 37 angeschaltet ist. Der
Ausgang des vierten Und-Gatters 37 ist außerdem mit dem Setz-Eingang S einer zweiten
bistabilen Kippstufe 46 verbunden, deren Rückstelleingang R an den Ausgang des fünften
Und-Gatters 42 algeschaltet ist. Der negierende Ausgang Q dieser Kippstufe 46 ist
auf den dritten Eingang 23 des zweiten Und-Gatters 17 geführt. An die Eingänge 16,
21, 23 dieses zweiten Und-Gatters 17 sind die Eingänge eines sechsten Und-Gatters
47 parallel angeschaltet, dessen Ausgang an das Steuerelement des Sicherheitsschalters
6 angeschaltet ist und das zur Auslösung des Sicherheitsschalters 6 dient.
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Bei funktionsfähigen Schaltern 6 und 7 sowie bei nichtbetätigten Tastschaltern
4 und 5 ist das vierte Und-Gatter 37 wegen fehlendem Signal am Eingang 36 gesperrt,
so daß am Eingang 43 des fünften Und-Gatters 42 iiber den Negator 44 Signal anliegt.
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Auch die Eingänge 40 und 41 des Und-Gatters 42 sind durch ihre Verbindung
mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe 28 bzw.
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den Rückstelleingang R der bistabilen Kippstufe 22 mit Signal beaufschlagt.
Dadurch schaltet das Und-Gatter 42 durch und legt Signal an den Rückstelleingang
R der zweiten bistabilen Kippstufe 46, so daß an deren Ausgang 4 und damit am Eingang
23 des Und-Gatters 17 sowie am entsprechenden Eingang des Und-Gatters 47 Signal
anliegt.
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Wird nun einer oder beide Tastschalter 4, 5 betätigt, dann wird zumindest
über den Negator 30 das Signal am Eingang 38 des Und-Gatters 37 und am Eingang 41
des Und-Gatters 42 gelöscht, so daß dann beim funktionsgerechten Schließen der Schalter
6 und 7 das auf den Eingang 36 des Und-Gatters 37
gelangende Signal
kein Durchschalten des Und-Gatters 37 bewirkt, so daß das Signal am Ausgang % der
bistabilen Kippstufe 46 erhalten bleibt. Ist dagegen einer der Schalter 6 bzw. 7
bei nichtbetätigten Tastschaltern 4,5 geschlossen, dann kommt Signal über das Oder-Gatter
35 auch auf den Eingang 36 des Und-Gatters 37, das dadurch durchschaltet und Signal
an den Setz-Eingang S der bistabilen Kippstufe 46 legt. Am negierenden Ausgang Q
steht somit kein Signal mehr an, so daß die Und-Gatter 17 und 47 durch Betätigen
der Tastschalter 4,5 nicht mehr durchgeschaltet werden können.
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Eine Rückstellung der bistabilen Kippstufe 46 ist erst dann möglich,
wenn der defekte Schalter 6 bzw. 7 wieder funktionsfähig ist, so daß am Eingang
36 des Und-Gatters 37 kein Signal mehr anliegt und über den Negator 44 das fünfte
Und-Gatter 42 wieder freigegeben wird sowie über den Rückstelleingang R die Rückstellung
der bistabilen Kippstufe 46 erfolgt, so daß die Und-Gatter 17 und 47 in Bereitstellung
gehen und bei richtiger Betätigung der Tastschalter 4 bzw. 5 über die übrigen beiden
Eingänge durchgeschaltet und die Schalter 6 bzw. 7 so ansteuern können, daß sie
den Stromkreis schließen.
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Um zu vermeiden, daß bei der Inbetriebnahme des Gerätes oder beim
Umschalten von einzeln zu betätigenden Tastschaltern 4 bzw. 5 auf eine z.B. mit
dem Fuß bedienbare Schalteinrichtung, die den Schaltern 4 bzw. 5 nachgebildete Schalter
enthält, eine unbeabsichtigte Durchsteuerung der Und-Gatter 17 und 47 eintritt,
wird bei derartigen Vorgängen auf den Sperreingang 26 des zweiten Oder-Gatters 24
ein Signal angelegt, das über den Stelleingang S der bistabilen Kippstufe 22 eine
Löschung des Signals am Ausgang Q desselben bewirkt, und zwar so lange, bis der
Umschaltvorgang der Tastschalter 4 bzw. 5 oder das Einschwingen der gesamten Einrichtung
bei Inbetriebnahme abgeschlossen ist. Eine Rückstellung der bistabilen Kippstufe
22 erfolgt dann wieder nur, wenn an keinem Eingang des ersten Oder-Gatters 13 Signal
anliegt.
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Bei dieser Anordnung ist somit das Einschalten einer Last nur dann
möglich, wenn beide Tastschalter 4,5 gedrückt sind, wobei die Betätigung der beiden
Tastschalter 4,5 innerhalb des durch die Impulsdauer der monostabilen Kippstufe
bestimmten einstellbaren Zeitraumes von z.B. 100 ms erfolgen muß. Eine Wiederholung
der Lasteinschaltung ist dabei nur dann möglich, wenn vor der Betätigung der Tastschalter
4,5 beide Tastschalter 4,5 losgelassen wurden. Damit können die beiden Tastschalter
4,5 je nach Einsatsfall an den für den Arbeitsablauf günstigsten Stellen angebracht
werden, wodurch sowohl die Sicherheit als auch die erreichbare Arbeitsgeschwindigkeit
wesentlich erhöht wird, zumal die bei mechanischen Schaltern notwendigen langen
Arbeitshube zur Auslösung vermieden werden. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit
ergibt sich auch daraus, daß beim Einschalten den der Versorgungsspannung selbst
bei gedrückten Tastschaltern 4,5 keine Auslösung erfolgt, da die Entriegelung erst
durch Loslassen beider Tastschalter 4,5 erfolgt. Dies trifft auch zu, wenn über
einen Wahl 5 chalter eine Umschaltung auf eine mit einer Hand oder einem Fuß betätigbare
Schalteinrichtung erfolgt.