DE2135291A1

DE2135291A1 - Geschwindigkeitsabhängige Steuerung

Info

Publication number: DE2135291A1
Application number: DE19712135291
Authority: DE
Inventors: Donald F. Dunlap; Miller Robert G. Metamora; 111. Coleman (V.St.A.). P
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1971-05-07
Filing date: 1971-07-15
Publication date: 1972-12-07
Also published as: DE2135291B2; GB1297359A; AU3048271A; BE770254R; BR7106940D0; ES396157A2; ZA716712B; US3714509A; CA966210A; IT1046604B; FR2137400B2; DE2135291C3; FR2137400A2

Description

Hamburg, den 28. Juni 1971 105671 .770

Anmelder;

Caterpillar Tractor Co.
Peoria, 111., USA

Geschwindigkeitsabhängige Steuerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine geschwindigkeitsabhängige Steuerung, die insbesondere für e3ne Trägheitsreibschweißmaschine geeignet ist, die eine Einrichtung zur Überwachung und Aufnahme der Geschwindigkeit aufweist.

Um zuverlässige Schweißungen mit Trägheitsreibschweißmaschinen ausführen zu können, ist es äußerst wichtig, die Maschinenvorgänge, wie die Abschaltgeschwindigkeit des Motors, den Beginn der Anwendung des Stauchdruckes und die Anwendung des Stauchdruckes in der zweiten Stufe richtig zu steuern. Falls die Steuerung irgendeiner dieser Funktionen nicht ausreichend genau abläuft, ergeben sich entsprechende Abweichungen in dem fertiggestellten Schweißstück, da die Qualität der Schweißung unmittelbar in Beziehung zu derartigen Parametern der Maschine steht. Mr die Erzielung guter Schweißungen

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mit Trägheitsreibschweißverfahren ist es Voraussetzung, daß die Maschinenfunktionen, die mittelbar die Sehweißparamter bestimmen, in engen Grenzen gesteuert werden können. Eine genaue Steuerung derartiger Funktionen ist ebenfalls wesentlich, falls die Schweißmaschine zuverlässig und wirtschaftlich arbeiten soll.

Falls zugelassen wird, daß die Drehgeschwindigkeit der Schwungradspindel und/oder der Anpreßdruck einen vorgesehenen Wert übersteigen, wird Energie vergeudet und ein übermässiger Grat ausgebildet. Andererseits tritt, falls die Geschwindigkeit der Schwungradspindel und/oder der Wert des Anstauchdruckes unter einem erwünschten Wert bleiben, eine nicht ausreichende Anstauchung ein, so daß die Schweißung entsprechend schlecht wird.

Die meisten der zur Zeit benutzten Trägheitsreibschweißmaschinen benutzen eine Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung mit magnetischer Abtastung und zugehöriger elektronischer Ausrüstung, um ein Signal von einer sich drehenden Spindel aufzunehmen und auf ein optisches Meßrelais zu übertragen. Die Betätigung der verschiedenen Maschinenfunktionen wird durch dieses Meßrelais ausgelöst, wenn der Idchtweg zwischen einer Lichtquelle und einer fotozelle an einem vorbestimmten Punkt des Meßgerätes durch den Geräteanzeiger unterbrochen wird. Biese besondere Art der Schaltanordnung ist mit einer Zeitverzögerung zwischen der tatsächlichen und der am Meßgerät

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angezeigten Drehgeschwindigkeit behaftet. Diese Zeitverzögerung verlängert den Schweißvorgang und macht es äußerst schwierig, die Maschinenfunktionen in engen Grenzen zu steuern. Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung einer Geschwindigkeits-Schaltanordnung, die eine genaue Steuerung der Maschinenfunktionen ermöglicht.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung einer Geschwindigkeit sschalt- und Steuerungseinrichtung, welche die Geschwindigkeit einer sich drehenden Spindel abtastet und bei vorher festgelegten Drehgeschwindigkeiten bestimmte Maschinenvorgnnge auslöst.

Mit der Erfindung soll eine Einrichtung geschaffen werden, welche Maschinenfunktionen aufgrund eines elektrischen Signales auslöst.

Ein weiterer Zweck der Erfindrn»· ist die Schaffung einer Anordnung, Welche einen Inrouls von einer magnetischen Abtasteinrichtung aufnimmt, ihn verstärkt und durch verschiedene elektronische Vorrichtungen hindurchgibt, um einen SOannunsrsfluß zu erzeugen, der eine unmittelbare Funktion der Impulse ist, die über eine endliche Zeitspanne durch die magnetische Abtastvorrichtung aufgenommen worden sind. Außerdem bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Einrichtung, welche Verp;leichsverstärker zum Vergleich einer Gleichspannung mit vorher festgesetzten BezugssrInnungen benutzt und Relais erregt, wenn

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die Gleichspannung die Werte der programmierten Spannungen erreicht.

Ferner wird bezweckt, eine Anordnung zu schaffen, welche Funktionen einer Trägheitsreibschvreißmaschine aufgrund einer elektrischen Spannung auslöst, die eine Funktion der Drehgeschwindigkeit der Maschinenspindel ist.

Die Erfindung bezweckt insbesondere die Schaffung einer Einrichtung, welche eine Zeitverzögerung· zwischen der Abtastung der Manchinendrehung und der Betätigung der Ma- " sohinenfunktion weitestgehend vermeidet. Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Einrichtung, welche zuverüässig und störungsfrei arbeitet und die Maschinenbetätigung und die Qualität der Schweißung verbessert und für kürzere Schweißvorgänge sorgt, wodurch sich eine geringere Abnutzung der Maschinenbestandteile ergibt.

P Eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung für insbesondere eine Trägheitsreibschweißen nrichtunr< weist eine Schaltanordnung auf, in der ein Signal durch einen magnetischen Äbtastkopf aufgenommen und durch einen Rechteckverstärker, einen Differentiator, einen monostabilen Multivibrator, einen Filter-Integrator und eine Mehrzahl von 'Vergleichsverstärkern gegeben wird,, In jedem Vergleichsverstärker wird das Signal mit einer Bezugsspannung verglichen und ein Relais durch das Signal betätigt, wenn es den Wert der Bezugsspannung erreicht.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist mit einer Relais-Logik versehen, welche eine Betätigung der Relais, die die Maschinenfunktionen steuern, verhindert, wenn die Drehzahl ansteigt und die Betätigung bei abnehmender Drehzahl ermöglicht.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen:

Pig. 1 ein. simuliertes Zeit-Geschwindigkeitsdiagramm für eine Trägheitsschweißung auf einer Maschine, die durch die derzeit verfügbaren Steuerungseinrichtungen gesteuert wird,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Geschwind! gkeitss ehalt einrichtung, und

Fig. 3 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Nachfolgend wird mit Bezug auf eine Trägheitsreibschweißmaschine eine erfindingsgemäße Steuerungseinrichtung erläutert. Die Anwendimg dieser Einrichtung ist ,jedoch nicht auf eine derartige Maschine beschränkt und kann auch in ähnlich arbeitenden Maschinen zur Steuerung von Maschinenfunktionen verwendet werden.

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In Pig. 1 ist ein simuliertes Zeit-Drehzahl-Diagramm für eine typische Trägheitsschweißung dargestellt, die auf einer Maschine ausgeführt worden ist, welche durch die derzeit erhältlichen Steuerungseinrichtungen gesteuert wird. Die durchgezogene Linie 10 stellt die tatsächliche Maschinendrehzahl und die punktierte Linie 12 die angezeigte Drehzahl dar, wie sie auf einem Meßgerät abgelesen wird. Die Ablesung der Drehzahl vom Meßgerät eilt in Bezug auf die tatsächliche Maschinendrehzahl um einen erheblichen Betrag nach, der sich vergrößert, wenn die Beschleunigung der Spindel zunimmt. Auf der punktierten Linie stellt der Punkt 14 die Drehzahl dar, bei welcher der Motor der Maschine abgeschaltet werden und der Schweißvorgang beginnen soll. Falls der Punkt 14 eine richtige Anzeige der Maschinendrehzahl darstellen würde, könnte die Einleitung des Schweißvorganges unmittelbar dann beginnen, wenn die Maschine diesen Punkt erreicht und der Motor abgeschaltet ist. Wegen der Zeitverzögerung jedoch, welche mit einem Wert zwischen 1,1 und 1,6 Sek. gemessen worden ist, hat, die Maschine, wenn das Meßgerät den dargestellten Punkt 14 erreicht hat, tatsächlich den Punkt 16 auf der ausgezogenen Linie erreicht, der in dem dargestellten Fall ungefähr 8.000 Upm darstellt. Da das Meßgerät hinter der tatsächlichen Maschinendrehzahl nacheilt, wird es später auch eine Ablesung von 8.000 Upm verzeichnen.

Es wurde ursprünglich angenommen, daß diese spätere Ablesung von 8.000 Upm eine Überdrehzahl der freilaufenden

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Spindel war und dadurch, ausgeglichen werden mußte, indem eine Zeitspanne zwischen dem tatsächlichen Abschalten des Motors am Punkt 14 und der Anwendung der Schweißdruckkraft am Punkt 18 vorgesehen wurde. Das Diagramm zeigt jedoch, daß, falls die Drehzahlablesung am Meßgerät unter das Niveau des Punktes 18 fällt, welches die gewünschte Schweißgeschwindigkeit von 7.400 Upm ist, die tatsächliche Drehzahl der Linie 10 erheblich unter die gewünschte Geschwindigkeit abgefallen ist, wie durch Punkt 20 angedeutet wird.

Versuche haben gezeigt, daß, falls ein Zeitverzug zwischen 1 und 1,5 Sek. zwischen der Motorabschaltung, Punkt 14, und der Anlegung des Axialdruckes, Punkt 22, von vornherein auf den Steuerungen eingestellt wird, die Maschine ungefähr die genaue Schweißdrehzahl aufweist, wenn das Meßgerät die Drehzahl am Punkt 22 anzeigt. Das ergibt sich aus Fig. 1, wenn beachtet wird, daß der Punkt 22 auf der Meßgerätdrehzahllinie 12 angenähert unmittelbar über dem Punkt 24 der tatsächlichen Maschinendrehzahllinie 10 und der Punkt 24 etwa bei der gewünschten Schweißdrehzahl von 7-400 Upm liegt.

V/eitere Unzulänglichkeiten bei der Maschinensteuerung treten auf, wenn für ein bestimmtes Schweißstück die Anwendung des Druckes in zwei Stufen gewünscht wird. Die Druckanwendung in .der zweiten Stufe ist allgemein viel größer als die in der ersten Stufe und erfolgt zum Ende des Schweißvorganges, wenn das aus Spindel und Schwungrad bestehende System in-

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nerhalb kurzer Zeit an Geschwindigkeit abnimmt. In dem in Fig. 1. dargestellten Fall gibt der Punkt 26 die gewünschte Drehzahl von 1.000 Upm, wie sie am Meßgerät gezeigt wird j an diesem Punkt muß der Druck der zweiten Stufe angelegt werden. Aus der Figur ist Jedoch zu entnehmen, daß, falls der Punkt 26 auf dem Meßgerät der Steuerung eingestellt wird, die tatsächliche Spindeldrehzahl, die sich aus der Linie 10 ergibt, zur Zeit der Druckfc anlegung der zweiten Stufe gleich Null ist. Die Zeitverzögerung beträgt an diesem Punkt im Schweißvorgang etwa 0,45 Sek. Wegen der schnellen Geschwindigkeitsabnahme der Spindel an dieser Stuf.e des Arbeitsganges ist Jedoch sogar die kleinste Zeitverzögerung kritisch. Um den Druck in der zweiten Stufe am richtigen Punkt anzulegen, der durch den Punkt 28 auf der Linie 10 dargestellt wird, muß daher der durch den Punkt 30 auf der Linie 12 dargestellte Wert bei einer bisher üblichen Meßeinrichtung eingestellt werden. Die Ablesung ist wesentlich höher als der tatsächlich gewünschte Wert; wegen des Zeitverzuges in der Meßgerätenzeige gibt jedoch der Wert 30 auf dem Meßgerät den angenähert genauen Wert, der am Punkt 28 für die Spindeldrehzahl vorliegt.

Auf diese Weise führt der Zeitverzug zwischen der Drehzahlablesung am Meßgerät und der tatsächlichen Maschinendrehzahl zu einem Ratespiel, auf welchen Wert die Steuereinrichtungen für die Spindelgeschwindigkeit am Meßgerät eingestellt werden müssen. Der Zeitverzug, der eine un-

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mitterbare Funktion der jeweils verwendeten Abtast-und Steuerungseinrichtung ist, macht es äußerst schwierig, gut "brauchbare Schweißteile zu bekommen, und macht auch die Bestimmung der Parameter schwieriger.

Die Schalt- und Steuerungseinrichtung, die als Blockschaltbild in Fig. 2 und als SchaltSkizze in Fig. 3 dargestellt ist, ist demgegenüber ein weit leistungsfähigeres und zuverlässiges Steuerungssystem.

Eine genaue Steuerung der Funktionen der Trägheitsschweißmaschine kann durch genaue Bestimmung der Drehzahl des sich drehenden Systems und Auslösung der Steuerung der Maschinenfunktionen am genauen Zeitpunkt durch Verwendung elektrischer Impulse herbeigeführt werden. Die Drehzahl der sich drehenden Spindel wird durch den magnetischen Abtastkopf 32 wahrgenommen, der sein Signal von einem 60 Zähne umfassenden Zahnrad empfängt, das an der sich drehenden Spindel angeordnet ist. Das Ausgangssignal des Magnetkopfes ist eine Sinuswelle, wie in dem Kasten 32 des Blockschaltbildes dargestellt ist. Die Sinuswelle wird auf einen Rechteckverstärker 34 gegeben, in welchem sie verstärkt und in eine Rechteckwelle für. ,jede Sinuswelle umgewandelt wird. Vom Rechteckverstärker geht das Signal in einen Differentiator 36, in welchem die Rechteckwelle differenziert wird, um scharfe positive und negative Impulse zu erzeugen, wie im Differentiatorkasten 36 dargestellt ist. Der positive Impuls, der

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aus dem Differentiator 36 stammt, wird in einem monostabilen Multivibrator 38 eingeführt, der einen Impuls mit einer festen Breite und Höhe erzeugt, während der negative Impuls zur Erde abgeleitet wird.

Das Ausgangs signal des monostabilen MuMvibrators wird dann in einen Filter-Integratorkreis 40 eingespeist, der ein Funktionsverstärker in integrierter Schaltung mit einer Widerstands-Kapäzitäts-Rückkopplungsschleife ist. Dieser Kreis integriert den positiven Signalimpuls über eine feste Zeitspanne und erzeugt einen Gleichspannungspegel als Funktion der Frequenz der empfangenen Impulse.

Nach Ausgang aus dem Filter-Integratorkreis geht das Ausgangssignal über zwei Wege 46 und 48. Das auf dem Weg 46 laufende Signal geht zum Meßbereichwähler 42. Der Signalweg 48 teilt sich in drei Wege 50, 52 und 54. Das Ausgangssignal vom Meßbereichwähler 42 geht auf ein Meßgerät 44 zur Sichtablesung der Maschinendrehzahl. Diese Sichtanzeige der Maschinendrehzahl wird allein zur Bezugnahme für die Aufsichtsperson benutzt und übt keine Steuerung der Maschinenfunktion aus, so daß irgendein Zeitverzug zwischen dem Anzeigegerät und dem tatsächlichen Abeltszustand der Maschine nicht wichtig für die wirksame Tätigkeit der Maschine ist.

Das auf dem Weg 50 laufende Signal geht auf einen Vergleichsverstärker 56, das auf dem Weg 52 laufende Signal

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auf einen Vergleichsverstärker 58 und das auf dem Weg 54-laufende Signal auf einen dritten Vergleichsverstärker '60. Eine Bezugsspannungsquelle 62 ist mit dem Vergleichsverstärker 60, eine zweite Bezugsspannungsquelle 64 mit dem Vergleichsverstärker 58 und eine dritte Bezugsspannungsquelle 66 mit dem Vergleichsverstärker 56 verbunden. Jeder dieser drei Vergleichsverstärker wird benutzt, um eine bestimmte Schweißmaschinenfunktion zu steuern, und jeder vergleicht das Ausgangssignal des Filter-Integrators mit der vorher festgelegten Bezugsspannung.

.ifenn das Aus gangs signal des Filter-Integrators eine der Bezugsspannungen übersteigt, ändert der Ausgang des betreffenden Vergleichsverstärkers seinen Zustand. Falls daher das auf dem We^ 54- aus dem Filter-Integrator kommende Signal die vorgewählte Bezugsspannung durchläuft, welche einer gewünschter Umdrehungszahl entspricht, erregt der Vergleichsverstärker das Relais 68, das seinerseits das Relais erregt, das in der Logik- und Steuerungseinrichtung der Maschine liegt und den Motor der Trägheitsmaschine entsprechend der nachfolgenden Erläuterung steuert.

Wie bereits erwnhnt, wird der anfängliche Anpreßdruck zur gleichen ^eit angelegt, wie der Motor abgeschaltet oder abgetrennt wird. Dies kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erreicht werden, weil zwischen dem aufgenommenen Signal unri der tatsächlichen Spxndelgeschwindigkeit keine Verzögerung liegt. Mit Be^ug auf die simulierte Kurve 10 der

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Fig, 1 ermöglicht eine Anwendung des erfindungsgemäßen Systems, daß am Punkt 16 der Motor abgeschaltet und der anfängliche Stauehdruck ausgeübt wird.

Da die Be^ugsspsnnunf^seinrichtung 64 der .Einrichtung 62 gleicht, kann die Einstellung dieser Bezugsspannung in derselben Weise wie oben beschrieben ausgeführt werden. Wenn das vom Filter-Integrator auf dem Weg 52 kommende Signal den Wert der vorher eingestellten Bezugsspannung der Einrichtung 64 passiert, wird durch den Vergleichsverstärker 58 veranlaßt, daß das Relais 70 erregt wird, das seinerseits ein Relais erregt, das in dem Logik- und Steuerkreis der Maschine liegt, der die Anwendung des erhöhten Druckes auf das Schweißstück in der Maschine steuert.

In Fig. 1 ist auch ersichtlich, daß in dem simulierten Fall das Relaissystem 70 durch den Verstärker 58 betätigt wird, wenn ein Signal auf dem Weg 52 den in der Einrichtung 64 vorher eingestellten Weg übersteigt, wobei dieser Wert dem Punkt 28 auf der Spur 10 entspricht» Obwohl der Verstärker 58 normalerweise auf dem ansteigenden und dem abfallenden Ast bei ansteigender bzw. abfallender Geschwindigkeit der Kurve 10 ausgelöst würde, ist in der Maschine eine Relaislogik eingebaut, welche die den Anstauchdruck ausübenden Druckzylinder der Maschine am Einsatz hindert, mit Ausnahme des absteigenden Astes der Kurve. Diese Relaislogik wird nachfolgend in ihrem Bau und ihrer Arheits-

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In Fig. 3 ist die für die Erfindung verwendete Schaltung im einzelnen dargestellt. Alle Relais sind im Zustand der Maschinengeschwindigkeit Null dargestellt. Es ist nebenbei zu beachten, daß die punktierten Linien 74 dem mit entsprechenden Bezugszeichen versehenen Kasten der Maschinenlogik und Steuerung in Fig. 2 entsprechen.

Die Arbej tsweise der Einrichtung beim Durchlaufen eines Schwedßvorganges wird nachstehend erläutert. Ein Druckknopfschalter 76 für den "Start des Vorganges" wird von Hand in Schließstellung gebracht. Dadurch wird ein Stromkreis von der Hauptschiene 78 über den Schalter 76 und den gewöhnlich geschlossenen Relaiskontakt 68a des Relais 68 zum Steuerrelais 80 \mö damit zur Schiene 82 geschlossen. Die Hauptschienen 78 und 82 sind in üblicher Weise mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden. Nach Erregung des Steuerrelais 80 schließt dessen gewöhnlich geöffneter Kontakt 80a, der ermöglicht, daß der Druckknopfschalter für den Start wieder freigegeben werden kann. Durch Schließen des Kreises wird der Maschinenantriebsmotor durch nicht dargestellte Schaltmittel erregt, so daß die Maschine beschleunigt wird.

Bei Beschleunigung der Maschine nimmt der magnetische Abtastknopf 32 ein Signal auf, das durch den Rechteckverstärker 34, den Differentiator 36, den monostabilen Multivibrator 38 und den Filter-Integrator 40 gegeben wird. Das G-leichspahnungssignal auf der Leitung 48, das unmittelbar

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der Maschinendrehzahl proportional ist, wird auf die Eingangsseite der drei Vergleichsverstärker 56, 58 und 60 gegeben. Diese Vergleichsverstärker erzeugen ein Ausgangssigral, das zur Erregung der zugeordneten Relais nur dann in der Lage ist, wenn der Spannungssignaleingang zu den Verstärkern größer als der Signaleingang von den entsprechenden Bezugsspannungsquellen 66, 64 und 60 ist.

Bei Anwachsen df»·" Masehinendrehzahl liegt ein Spannungssigr^.l am Ausgang des Vergleichsverstärkers 56 aufgrrnd der Tatsache, daß die Masehinendrehzahl die Bp~v^sspannung für die Geschwindigkeiten Null übersteigt, die mittels der festen Bezugsspannungseinrichtung 66 eingestellt worden ist. Diese Ausgangsspannung würde das Relais 72 erregen und die gewöhnlich' geschlossenen Relaiskontakte 72c zum Öffnen bringen, falls nicht die Relaiskontakte 70a und 72c in ihrem gewöhnlich geschlossenen Zustand wären. Dadurch wird verhindert, daß die Ausgangsspannung das Relais 72 erreicht und dadurch einen Stromkreis über das Relais 72 schließt. Die Relaislogik sperrt daher wirksam den Einsatz des Anfahrrelais 72, wenn die Masehinendrehzahl ansteigt.

Wenn die Maschine die Anstauehdrehzahl erreicht, die durch die Dekadeneinstellschalter der Bezugsspannungseinrichtung 64 eingestellt worden sind, erzeugt der Vergleichsverstärker 58 ein Ausgangssipnal, das das Relais 70 über die gewöhnlich geschlossenen Kontakte 72b erregt. Dies verursacht

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daß die gewöhnlich geöffneten Kontakte 70a und 70b schließen und die gewöhnlich geschlossenen Kontakte, 70c öffnen. Das Schließen der Kontakte 70b, die parallel zu den Kontakten 72b liegen, bildet einen zweiten Weg für das Ausgangssignal vom Verstärker 58 zum Erreichen des Relais 70.

Wenn das Steuerrelais 70 erregt wird, schließen die gewöhnlich geöffneten Kontakte 70a und stellen einen Stromkreis über das Steuerrelais 72 her, das dadurch erregt wird. Die Erregung des Relais 72 veranlaßt, daß seine gewöhnlich offenen Kontakte 72a, die parallel zu den Kontakten 7Θ& liegen, geschlossen werden. Durch diese Erregung werden auch die gewöhnlich geschlossenen Kontakte 72b, die parallel zu den Kontakten 70b sind, geöffnet. Die Relaislogik steuert demnach die Relais 70, 72 für die Anwendung des Anstauchdruckes in der zweiten Stufe und das Neuanfahren der Maschine bei Drehgeschwindigkeit "Mull auf die Weise, daß bei ansteigender Maschinendrehzahl diese Relais nicht die zu ihnen gehörenden Relais in der Maschine und die Steuerungseinheiten erregen können, bis schließlich das Relais 68 erregt und die Kontakte 68b geschlossen worden sind. Dies tritt erst bei abnehmender Drehgeschwindigkeit oder auf dem absteigenden Ast der Maschinendrehzahl-.kurve ein.

Wenn die Maschine die gewünschte Schweißgeschwindigkeit erreicht, die in den Dekadenschaltern 62 voreingestellt

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worden .ist, wird ein Spannungssignal vom Vergleichsverstärker 60 zum Relais 68 abgegeben. Die Erregung des Relais 68 veranlaßt, daß die gewöhnlich offenen Kontakte 68b schließen und das Schweißgeschwindigkeitssteuerungsrelais 84 über den Stromkreis erregt wird, der von der Hauptschiene 78 über die Kontakte 90a und die Relaiskontakte 68b zur Schiene 82 geschlossen worden ist. Dadurch werden wiederum die gewöhnlich offenen Kontakte 84a, 84b und 84c geschlossen, die durch das Relais 84 gesteuert sind. Die Erregung des Steuerrelais 84 für die Schweißgeschwindigkeit schaltet den Antrieb der Maschine ab und veranlaßt die Anwendung des Anstauchdruckes der ersten Stufe durch nicht dargestellte übliche Schaltmittel.

Bei sinkender Maschinengeschwindigkeit fällt der Signaleingang 54 zum Vergleichsverstärker 60 ab, und das Relais 68 wird von der Erregung abgeschaltet, wodurch sich die Kontakte 68b öffnen. Das Steuerrelais 84 bleibt ,-jedoch * erregt, da der Kontakt 84a geschlossen bleibt und damit den Kreis über das Relais 84 hält.

Bei weiterem Abfall der Maschinengeschwindigkeit sinkt das Eingangssignal 52 zum Vergleichsverstärker 58 ab, Rο daß das Relais 70 von 6er Erregung abgeschaltet wird. Dadurch wird der Kreis von der Hairot^chiene 78 über die Kontakte 84b und 70c und das Steuerrelais 86 für die Anstauchgeschwindigkeit zur Hauptschiene 82 g-esctilossen.

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Die Erregung des Steuerrelais 86 für die Anstauchgeschindigkeit veranlaßt, daß der Anstauchdruck der zweiten Stufe über übliche, nicht gezeigte Schaltmittel angelegt wird.

Gleichzeitig mit der Abschaltung der Erregung vom Relais 70 kehren die Kontakte 70a und 70b in ihren gewöhnlichen offenen Zustand zurück. Dadurch wird, da das Relais 72. noch erregt ist, die Wiedererregung des Relais 70 wirksam ausgeschlossen. Das beruht darauf, daß der Kontakt 72b aufgrund der fortgesetzten Erregung des Relais 72 offenbleibt und der Kontakt 70b in seine gewöhnlich offene Stellung zurückgekehrt ist.

Die Abschaltung der Erregung vom Relais 70 verursacht auch, daß die Kontakte 70a, die dem Relais 72 zugeordnet sind, in ihre gewöhnlich offene Stellung zurückkehrten. Wenn daher die Maschinengeschwindigkeit auf Null fällt und ein Signal entsprechend der Null-Geschwindigkeit über 50 auf den Vergleichsverstärker 56 gegeben wird, wird die Erregung vom Relais 72 abgeschaltet. Die Abschaltung des Relais 72 verursacht, daß die Kontakte 72a öffnen und 72b schließen. Da die Kontakte 70 a schon offen sind, wird durch die Öffnung der Kontakte 72a eine erneute Erregung des Relais 72 ausgeschlossen, bis ein neuer Zyklus stattfindet.

Da die Kontakte 84a zu diesem Zeitpunkt geschlossen sind, wird ein Stromkreis von der Hauptschiene 74 über das

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Steuerrelais 88 für die Null-Geschwindigkeit aufgrund der jetzt geschlossenen Relaiskontakte 72c zur Schiene geschlossen. Dadurch wird das Relais 88 veranlaßt, den Kontakt 88a zu schließen und einen Kreis über das Steuerrelais 90 für den Schweißabschluß herzustellen, das seinerseits einen Kontakt 90a im Kreis des Schweißabschlußsteuerrelais öffnet. Durch die Öffnung des Kontaktes 90a wird das Steuerrelais 84 für die Schweißgeschwindigkeit abgeschaltet, wodurch wiederum die Kontakte 84a, 84b und 84c zum öffnen gebracht werden. Dadurch werden die Kreise für die Steuerrelais 86, 88 und 90 unterbrochen, worauf die Maschine für den nächsten Vorgang eingestellt ist, der durch Betätigung des Druckknopfschalters 76 von Hand begonnen wird, wie bereits erwähnt. Es ist zu beachten, daß die selbsttätige Wiedereinstellung der Maschinenbestandteile auch die Rückstellung der hydraulischen Druckzylinder, die Lösung entweder eines oder beider Werkstückhalter und die Rückziehung der Reitstockeinrichtung einschließen kann.

Eine Stromquelle ist in keiner der Figuren dargestellt worden. Zur Stromversorgung für die verschiedenen Bestandteile der Geschwindigkeitsschalteinrichtung kann irgendeine übliche Stromquelle verwendet werden. Es kann z.B. eine übliche 220V-Wechselstromquelle sein, wobei der Wechselstrom in eine + 12V- und eine 4V-Gleichspannung umgewandelt wird, um die verschiedenen Bestandteile der Geschwindigkeitsschalteinrichtung zu betätigen.

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Die Bezugsspannungseinrichtung 62 ist in Fig. 3 dargestellt und weist je 10 Stellungen in 5 Dekaden auf. Damit kann jeder Wert zwischen Null und 99999 Ohm als Bezugsspannung in den Einrichtungen 62 und 64- eingestellt werden. Durch richtige Einstellung der Bezugsspannungen ergibt sich eine Ausgangsspannung, die der Einstellung jeweils proportional ist.

Die dargestellte Ausführungsform kann unter anderem auch dadurch abgewandelt werden, daß anstelle Digital-Dekadenteiler-Einrichtung ein dxirch eine Quelle konstanter Spannung erregtes Potentiometer, ein Bandsteuerausgang oder eine ähnliche Einrichtung verwendet werden können.

- ANSPRÜCHE -

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1· Einrichtung zur Steuerung der Funktionen einer Maschine in Abhängigkeit von einer Drehgeschwindigkeit in der Maschine, insbesondere Steuerung für eine Reibschweißmaschine, mit einer Abtastvorrichtung· zur Messung der-Drehgeschwindigkeit der Maschine, mit Mitteln zur Erzeugung eines Signals in Abhängigkeit von der aufgenommenen Drehgeschwindigkeit und mit Relaismitteln zur ψ Steuerung der Maschinenfunktion, gekennzeichnet durch mehrere Betätigungsvorrichtungen, von denen jede eine ein Bezugssignal erzeugende Einrichtung (62,64,66) und eine Vergleichsvorrichttirg (56,58,60) zum Vergleich des geschwindigkeitsabhängigen Signals mit dem Bezugssignal enthält, wobei die Relaismittel durch die Vergleichsvorrichtung betätigt werden, wenn das Geschwindigkeitssignal den Wert des Vergleichssignals durchläuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine erste Betätigungsvorrichtung (60) eine Bezugseinrichtung (62) aufweist, die ein maxi^Oes Geschwindigkeitsbezugssignal entsprechend einer gewünschten maximalen Geschwindigkeit der Maschine erzeugt und über zugeordnete Relaismittel den Antrieb der Maschine abschaltet, wenn der Wert des geschwindigkeitsabhängigen Signals den Wert des maximalen Geschwdndigkeitsbezugssignals durchläuft .

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3. Einrichtung nach Ansnruch 2, gekennzeichnet durch Logikmittel (74) zur Verhinderung der Betätigung der Relaismittel in den anderen Betätigungsvorrichtungen bis nach Erreichung der gewünschten maximalen Drehgeschwindigkeit der Maschine.

4. Erfindung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Betätigungsvorrichtimg (56) eine Einrichtung (66) zur Erzeugung eines der Geschwindigkeit Null entsprechenden Bezugssigrales aufweist, das die Neueinstellung der Maschine bei Betätigung der Relaismittel in dieser Betätigungsvorrichtung bewirkt, wenn der Wert des ersten Geschwindigkeitssignales den Wert des Bezugssignales für die Geschwindigkeit Null durchläuft.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Betätigungsvorrichtung (58) mit einer Einrichtung (64) zur Erzeugung eines Geschwindigkeitsbezugssignales versehen ist, das die Anwendung eines sekundären Anstauchdruckes durch Auslösung der Relaismittel in dieser Betätigungsvorrichtung bewirkt, wenn der Wert des Geschwind igkeitssignales den Wert des Bezugssignals für die Anstauchgeschwindigkeit durchläuft.

6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Logikmittel (74) einen ersten Relaiskontakt in Reihe mit den Relaismitteln in der dritten Betätigungsvorrichtung und einen zweiten Relaiskontakt in Reihe mit den

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Relaismitteln in der zweiten Betätigungsvorrichtung enthalten«

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikmittel (74-) einen dritten Relaiskontakt parallel mit dem ersten Relaiskontakt und einen vierten Relaiskontakt parallel mit dem zweiten Relaiskontakt enthalten.

8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und vierte Relaiskontakt gewöhnlich geöffnet und der dritte Relaiskontakt gewöhnlich geschlossen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Relaismittel in der dritten Betätigungsvorrichtung den ersten und vierten Kontakt und die Relaismittel in der zweiten Betätigungsvorrichtung den zweiten und dritten Kontakt steuern.

10. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine magnetische Abtasteinrichtung (32).

11. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (62) zum Einstellen eines maximalen Geschwindigkeitsbezugssignals in ihrer Einstellung änderlich ist.

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12. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (66) zum Einstellen eines Bezugssignals für die Geschwindigkeit Null unveränderbar ist und ein festes Äusgangssignal liefert.

13. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsvorrichtung (64) für das Bezugssignal der Anstauchgeschwindigkeit in ihrer Einstellung veränderbar ist.

. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Abtastvorrichtung (32) zur Aufnahme der Drehgeschwindigkeit eines sich drehenden Teiles der Maschine ein Ausgangssignal in Gestalt einer Sinucv.. ^Ί X*? erzeugt.

15· Einrichtung nac^v. Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetabtastvorrichtung (32) ein Rechteckverstärker (34) nachgeschaltet ist, der ein Ausgangssignal in Gestalt einer Recb^eckwelle für jedes Sinus-Wellensignal liefert.

ie. Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Differentiator (36), der die Rechte^kwelle des Rechteckverstärkers (34) in ein Anrjgangssignal in Gestalt positiver und negativer Impulse umwandelt.

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17· Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein monostabiler Multivibrator (38) die positiven Impulse in ein Ausgangssignal in Gestalt einer Rechteckwelle mit
fester Breite und Höhe umwandelt und die negativen Impulse zur Erde ableitet.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen
Filter-Integrator (40) zur Integrierung des Ausgangssignales des monostabilen Multivibrators (38) und Umwandlung in ein erstes Geschwindigkeitssignal als Funktion der
Frequenz des Signalausganges des monostabilen Multivibrators .

19· Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine

Vorrichtung (44) zur Sichtäfelesung, die das erste Geschwindigkeitssignal zur Sichtablesung der Maschinengeschwindigkeit darstellt.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Sichtablesung ein Meßgerät zur Anzeige der Maschinendrehzahl aufweist.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Sichtablesung einen Meßbereichswähler (42) zwischen dem Filterintegrator und dem Meßgerät
aufweist.

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22. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Bezugsvorrichtung eine Dekadeneinstellvorrichtung (62) ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeits- und das Bezugssignal Spannungssignale sind.

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