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Schaltungsanordnung zum elektronischen Steuern von Maschinen, insbesondere
für eine Mehrhandsicherung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum elektronischen
Steuern eines oder mehrerer Arbeitsschritte einleitenden oder beendenden Stellglieder
von Maschinensteuerungen mittels Drucksohalter aufweisenden Sohalterkombinationen,
insbesondere für Mehrhandßicherung an Maschinen, z.B. Spritzgießmaschinen, mit je
einem die Stellglieder einer Schalterkombination schaltenden, vorzugsweise schaltverzögerten
bistabilen Multivibrator.
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Durch eine solche Schaltungsanordnung wird eine kontaktlose Steuerung
zur Auslösung oder Beendigung verschiedener Arbeitsschritte erst bei betätigung
einer bestimmten Schalterkombination ermöglicht. Vielfach sollen derartige Arbeitsschritte
erst dann und nur dann eingeleitet oder beendet werden, wenn eioe bestimmte Schalterkombination
von Hand betätigt worden ist, Eine solche Notwendigkeit liegt beispielsweise bei
Spritzgießmaschinen vor, wenn mit solchen Formen gearbeitet wird, die ein Schließen
der Sioherheitegitter nicht mehr gestatten.
In diesem Fall bestände
nämlich die Möglichkeit, daß die Maschine mit dem nächsten Spritzzyklus beginnt,
ehe das Maschinenpersonal einen unfallsicheren Standort eingenommen hat. Daher werden
Druckschalter in der Anzahl der Hände des Maschinenpersonals (bei zwei Personen
also vier Druckschalter) vorgesehen, die sich an ungefährdeten Stellen befinden
und die vom Personal vor jedem Spritzzyklus gedrückt werden müssen.
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Damit eine einzige Person nicht vier Druckschalter nacheinander bedient,
ist es erforderlich, daß alle Schalter einer Schalterkombination innerhalb einer
bestimmten Zeitdauer gedrückt werden und eine bestimmte Zeitdauer gedrückt bleiben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß die vorerwähnten Sicherheitserfordernisse
erfüllt werden, und zwar bei kleinem BauauSwand. Erfindungsgemäß wird eine Schaltungsanordnung
vorgeschlagen, bei der jedem Druckschalter der Schalterkombination ein Impulsglied
nachgeschaltet ist, das das Schaltsignal dieser Druckschalter in einen Impuls von
bestimmter Dauer umwandelt, bei der ferner der bistabile Multivibrator erst dann
in die andere, das Stellglied steuernde Lage kippt, wenn sämtliohe von den Drucksohaltern
ausgelösten Impulse während der Aneprechzeit des bistabilen Nultivibrators gleichzeitig
bestehen, und bei der jeder Druchschalter
in seiner Öffnungsstellung
das Kippen des bistabilen Multivibrators in seine Null-Lage herbeiführt. Zwecks
Erzielung der letztgenannten Maßnahme werden die Ausgänge der Druckschalter über
Widerstände oder Dioden an die Basis eines Eingangstransistors angeschlossen, dessen
Emitter mit der negativen Versorgungsleitung und dessen Kathode mit dem Eingang
des bistabilen Multivibrators verbunden ist.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsforin der Erfindung weist das Impulsglied
einen Transistor, dessen Basis mit einem Kondensator verbunden ist, dessen anderer
Anschluß bei nicht gedrücktem zugehörigen Drucksohalter stromlos ist, wobei der
ritter des Transistors bei pnp-Schaltung an die positive und bei npn-Schaltung an
die negative Versorgungsleitung angeschlossen und wobei die Kathode mit dem Eingang
des bistabilen Multivibrators verbunden ist und wobei bei pnp-Schaltung des Transistors
zwischen dessen Basis und dem Xondensator eine Diode vorgesehen wird, und ferner
einz allen Impulsgliedern nachgeschalteten, gemeinsamen Transistor auf, dessen Basis
mit den Ausgängen der Impulsglieder und dessen Emitter mit der negativen Versorgungsleitung
und dessen Kathode mit dem Eingang des bistabilen Multivibrators verbunden wird.
Diese Maßnahmen bewirken, daß das Impulsglied einæ Impuls von ausreichender Dauer
abgibt
und daß der gemeinsame Transistor diese Impulse durch seine Und-Logik an der Basis
zu einem Ausgangsimpuls integriert.
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Zur besseren Einleitung der Druoksohaltereignale in die Impulsglieder
ist es ferner Zweckmäßig, daB dem Rondensator ein weiterer Transistor vorgeordnet
wird, dessen Basis mit dem Druckschalter und dessen Emitter mit der negativen Versorgungsleitung
und dessen kathode nilt der positiven Versorgungsleitung und mit dem Kondensator
verbunden wird, Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, mit einfachen Mitteln
die Schalterkombinationen eu verändern.
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So kommt es bei Spritzgußmaschinen vor, daß lediglich eines von zwei
Sicherheitsgittern nicht zuschiebbar ist oder daß die Maschine zeitweise lediglich
von einer eineigen Person bedient wird. Hierzu wird vorgeschlagen, daß bei einer
Sohaltungsanordnung mit mindestens drei zu einer Schalterkombination gehörenden
Drucksohaltern die Schalterkombination in ewei oder mehr Schaltergruppen mit je
einem Gruppenaobalter aufgeteilt wird, derart, daß wahlweise die Drucksohalter lediglich
einer einzigen Schaltergruppe oder eines Teiles aller Schaltergruppen zwecks Schaltung
der Stellglieder betätigt werden müssen. Eine beeonders einfache Ausführungsform
besteht darin, daß
die Gruppenschalter in den Leitungen angeordnet
sind, die von den Druckschalterausgängen zum Eingangstransistor des bistabilen Multivibrators
führen, und daß entsprechend angeordnete und ebenfalls Widerständen bzw. Dioden
nachgeschaltete Gruppenschalter der Basis des gemeinsamen Transistors vorgeschaltet
sind.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen dargestellt
und im folgenden erläutert. Hierbei zeigt Fig. 1 ein Gesamtschaltbild mit vier Druckschaltern
und vier Impulsgliedern, Fig. 1a eine Variante, bei der Widerstände durch Dioden
ersetzt sind.
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Fig. 2 eine Variante des Impulsgliedes nach Fig.1 und die Fig. 3 bis
6 Diagramme der verschiedenen Schaltimpulse und Signale.
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Fig. 1 zeigt eine für Spritzgießmaschinen vorgesehene Mehrhandsicherung,
bei der erst nach innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfolgten Drücken aller vier
Druckschalter 1, 2, 3 und 4 ein bistabiler Multivibrator BM alt der Eingangsleitung
5 ubd der au eines als 8teU-glied für die Maschinensteuerung dienenden Magnetventil
7
führenden Ausgangsleitung 6 in die Steuerstellung kippt und das
Magnetventil schaltet. Erst dann kann der nächste Spritzzyklus beginnen. Der bistabile
Multivibrator BM ist allerdings nicht unmittelbar, sondern über Hilfsorgane, z.B.
Verstärker, an das Magnetventil 7 angeschlossen, was durch unterbrochene Zuleitungen
zum Magnetventil 7 angedeutet wird.
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Die Druckschalter 1 bis 4 liegen einerseits an einer negativen Versorgungsleitung
8, andererseits über Leitungen 10 und Widerstände 11 an der positiven Versorgungsleitung
9. Das Versorgungsnetz weist eine Gleichspannung von beispielsweise 24 V auf. Von
den Leitungen 10 zweigen Widerstände 13 aufweisende Leitungen 12 ab, die zur Basis
je eines Transistors 14, 15, t6 bzw. 17 führen.
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Während deren Emitter an die negative Versorgungsleitung 8 angeschlossen
sind, fuhren die Kathoden über Widerstände 19 aufweisende Leitungen 18 zur positiven
Versorgungaleitung 9.
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Von den Leitungen 18 Zweigen Eingangsleitungen 21 zu den Inpulagliedern
20 ab. In deren Singangsteil ist ein Kondensator 22 vorgesehen, dessen anderer Anschluß
eineraeits über einen eine Zeitveraögerung bewirkenden Yiderstand 23 an die negative
Versorgungsleitung 8 und andererseites über eine Leitung 56, eine Diode 24 und einen
Widerstand
25 an die positive Versorgungsleitung 9 angeschlossen ist. Zu jedem Impulsglied
20 gehört ferner ein Transistor 26, dessen Basis an die Verbindung zwischen Diode
24 und Widerstand 25, dessen Emitter an die positive Versorgungsleitung 9 und dessen
Kathode über eine Leitung 27 und einen Widerstand 28 an die negative Versorgungsleitung
8 angesohlossen ist. Von der Leitung 27 zweigt eine Ausgangsleitung 29 ab und führt
über einen Widerstand 30 auf eine gemeinsame Leitung 31 zur Basis eines Transistors
32 und von dort über einen Widerstand 33 zur negativen Versorgungsleitung 8, an
die ebenfalls der Emitter des Transistors 32 angeschlossen ist. Dessen Kathode ist
einerseits Uber einen Widerstand 34 an die positive Versorgungsleitung 9 und andererseits
über eine Leitung 36 und einen Widerstand 35 an die Eingangsleitung 5 des bistabilen
Multitibrators BM angeschlossen.
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Diese Eingangsleitung 5 steht ferner mit der Kathode eines Transistors
37 in Verbindung, an dessen Emitter das Nullpotential der negativen Versorgungsleitung
8 ansteht und dessen Basis über eine Leitung 98 zu zwei Gruppensohaltern 39 und
40 mit je zwei Schaltleitungen führt. Auf der anderen Seite der Gruppensohalter
führen die Leitungen 41 und 42 über Widerstände 43 zu den Leitungen 10. Entsprechende
Gruppenschalter 44 und 45 wie
bei 39 und 40 sind vorgesehen zwischen
den Leitungen 29 und 31.
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Der bistabile Multivibrator 3M mit den Transistoren 46 und 47, den
Kondensatoren 48 und 49 und den Widerständen 50 bis 55 ist dem Patent ...........
(Patentanmeldung P 18 15 977.8) entnehmbar3 er weist die Besonderheit auf, daß er
gegen Störimpulse weitgehend unempfindlich ist, weil seine Schaltzeit gegenüber
bekannten bistabilen Multivibratoren verlängert ist. Anstelle dieses schalter zögerten
bistabilen Nultivibrators kann aber auch ein solcher normaler Bauart Verwendung
finden. Ferner können statt der Widerstände 30 und 43 (Verwendung bis etwa 10 Druckschalter)
Dioden 57 vorgesehen werden (s. Fig. la), wodurch sich die Schaltungsanordnung auf
über 10 Druckschalter erweitern läßt. Hierbei muß jedoch in den Leitungen 31 und
38 je ein Widerstand 58 vorgesehen werden.
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Schließlich kann das Impulsglied (20 in Fig. 1) eine abgeänderte Schaltung
erhalten, wie es in Fig. 2 unter dem Bezugszeichen 59 gezeigt ist. Die Bezugezeichen
8, 9, 13, 14, 18, 19, 21, 22 und 29 entsprechen denen nach Fig. 1.
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Der eine Anschluß des Kondensators 22 führt aber nur lediglich über
einen Widerstand 60 zu einem Knotenpunkt 61, von wo es einerseits über einen Widerstand
62 zur negativen VersorgungBleitung 8 und andererxeitS zur Basis eines Transistors
63 geht, dessen Emitter an die negative
Versorgungsleitung 8 und
dessen Kathode über eine Leitung 64 und einen Widerstand 65 an die positive Versorgungsleitung
9 angeschlossen ist. Die Auagangaleitung 29 des llpulsgliedes 59 zweigt von der
Leitung 64 ab.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Bs sei angenommen,
daß alle vier Druckschalter 1 bis 4 betätigt werden müssen, damit das Nagnetventil
7 geschaltet wird. Hierzu werden die Gruppenschalter 39, 40 und 44, 45 geschlossen.
Werden nun die Druckschalter 1 bis 4 gedrückt, werden die Transistoren 14 bis 17
an der Basis stromlos, und das Potential in den Leitungen 56 schnellt auf Grund
der Kondensatoren 22 über die Betriebsspannungs hoch (bei 24 V Betriebaspannung
auf etwa 47 V). Daduroh werden die Transistoren 26 gesperrt.
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Über die zeitbestimmenden Widerstände 23 wird Jedoch erreicht, daß
die Spannung in den Leitungen 56 naoh einiger Zeit wieder auf den noraalen Wert
absinkt, wobei die Transistoren 26 wieder durchgesteuert werden, d.h. an den Leitungen
29 liegt dann wieder fast die normale Betriebaspunnung an bei der der Transistor
32 durchgesteuert ist.
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Während der Sperrzeit der Transistoren 14 bis t7, d.h.
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bei geöffneten Druckschaltern 1 bis 4, werden in den
Leitungen
29 Impulse erzeugt, und zwar von der Dauer to in jeder einem Druckschalter 1 bis
4 zugehörigen Leitung. Dies ist in dem Diagramm nach Fig. 3 gezeigt, in dem die
Zeit t als Abszisse und die Impulse 70 bis 73 auf Grund der Betätigung der Druckschalter
1 bis 4 eingetragen sind. Auf Grund der Schaltungsanordnung nach Pig. 1 ergeben
sich hierbei negative Impulse, und zwar deshalb, weil beim Schließen der Druckschalter
1 bis 4 die Ansteuerung der Transistoren 14 bis 17 über die Widerstände 11 und t3
aufgehoben wird und durch die erhöhte 3etriebsspannung an der Basis der Transistoren
26 diese gesperrt werden.
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Damit die Steuerung des bistabilen Nultivibrators und damit die Sohaltung
des Magnetventils 7 einsetzt, müssen sich alle Impulse 70 bis 73 von der Zeitdauer
to innerhalb eines bestimmten Zeitraums decken. Nach Fig. 3 ergibt sich eine zeitliche
Überdeckung von der Zeitdauer t. Für die Zeitdauer t; entsteht nunmehr dadurch,
daß der Transistor 32 stromlos ist und das Potential in der Leitung 36 auf die Betriebsßpannung
ansteigt, in der Leitung 36 ein (positiver) Impuls 74 (s. Fig. 4), der den bistabilen
Xultivibrator BM in die Schalt stellung steuert. Diese Steuerung wird eber erst
dadurch ermöglicht, daß durch das Schließen der Druckschalter 1 bis 4 die Ansteuerung
des Transistor 37 über die Widerstände 43
und über die Leitung
38 aufgehoben wird. Im durchgesteuerten Zustand des Transistors 32 liegt dagegen
die Beitung 36 auf dem Nullpotential; eine Ansteuerung des bistabilen Multivibratore
SM ist daher von vorneherein nicht möglich.
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Da der bistabile Multivibrator eine Schaltverzögerung von der Dauer
tv aufweist, muß tX größer als tv sein, damit die Steuerung einsetzt (vgl. Fig.
5). Nach Fig. 5 ergibt sich am Ausgang des bistabilen Nultivibrators BM und somit
an der Leitung 6 ein Signal 75, der das Nagnetventil 7 ansprechen läßt.
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Wird einer der vier Druckschalter 1 bis 4 geöffnet, entsteht über
die Leitung 38 und auf Grund des Transistors 37 an der Eingangsleitung 5 des bistabilen
Multivibrators BM ein negativer Impuls 76 (s. Fig. 6) von der Dauer t. Sofern die
Zeitdauer dieses Impulses gleich oder größer als die Schaltverzögerung ty ist, bewirkt,
dies, daß der bistabile Multivibrator BM in seine Bullstellung unkippt und das Signal
75 beendet (77 in Fig. 5).
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Das Magnetventil 7 kehrt in seine Ruhelage zurück; der Maschinenzyklus
kann nicht beginnen. Die Schaltung muß neu eingeleitet werden. Bleiben die Druckschalter
1 bis 4 dagegen eine bestimmte Zeit gedrückt, dauert das Signal 75 (s. Pig. 5) weiter
an (78 in Pig. 5); der Maschinenzyklus kann beginnen.
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Die geöffneten Gruppenschalter 40 und 45 oder 39 und 44 lassen die
Druckschalter 1 und 2 bzw. 3 und 4 wirkungslos werden, so daß zwecks Schaltens des
Nagnetventils 7 lediglich die Druckschalter 3 und 4 bzw. 1 und 2 betätigt werden
müssen.
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Die Steuerung des Impulsgliedes 59 nach Fig. 2 läuft analog zu der
des Impulsgliedes 20 nach Fig. 1 ab.
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Im durchgesteuerten Zustand des Transistors 14 (Druckschalter nicht
betätigt) liegt Nullpotential an der Leitung 21. Wird der Transistor 14 (bei Betätigung
eines Druckschalters) stromlos, fließt ein Ladestrom aus der Leitung 9 in den Kondensator
22, wobei dessen Zeitkonstante durch den Widerstand 60 bestimmt wird. Während des
Ladens des Kondensators 22 wird der Transistor 63 durchgesteuert, wobei die Ausgangsleitung
29 auf dem Nullpotential liegt0 Damit bei fortlaufend gedrückt bleibenden Drucksohaltern
1 bis 4 der nächste Maschinenzyklus nicht eingeleitet werden kann, was die beschriebene
Sicherheitsvorkehrung wirkungslos machen würde, muß die Maschinensteuerung im übrigen
dementsprechend ausgelegt sein, e.B. so, daß der Maschinenzyklus bei gedrückten
Drucksohaltern nicht bei endet werden kann.
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Es sei schließlich betont, daß die Ausführungsbeispiele nach den Fig.
1, Ia und 2 in der Gesamtheit der jeweiligen Figur erfindungswesentlich sind.