DE2247993A1 - Elemente zur herstellung von pneumatischen logischen systemen mit eingegliederten schaltungen - Google Patents

Description

Dipl.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D—8 München 81, Cosimastrafje 81 · Tel ■ O O Λ *7 Q Q ^

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LA EELEMECAHIQIJE EEECTEIQÜB 33 bis avenue du Mal Joffre 92 Nanterre, Frankreich

Elemente zur Herstellung von pneumatischen logischen Systemen

mit eingegliederten Schaltungen

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches logisches Modulsystem zur automatischen Steuerung von Maschinen, das Elemente besitzt, deren Arbeitsweise bekannt ist, die jedoch durch ihre Anordnung zueinander und durch die Eingliederung von Schaltungen in die Elemente und die Sockel eine einfachere Bildung von Schaltungen, die die geforderten praktischen Resultate liefern,- und eine Verringerung der für den Betrieb dieser Schaltungen erforderlichen Verbindungen auf ein Minimum gestatten.

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Dipl.-lng. Heinz Lester, Patentanwalt 0—8 MünoSen 81, Cosimastra&e 81 ■ Telefon: (0811) 983820

Es sind bereits mehrere Systeme mit eingegliederten Schaltungen bekannt, die zur Gewichtsverminderung der Verbindungen zwischen Elementen dienen.

Manche System besitzen vorgebohrte Sockel, die von dem Benutzer gemäß der herzustellenden Schaltung fertiggebohrt v/erden. Diese Bohrarbeiten sind jedoch langwierig und kompliziert und können nicht auf zweckmäi3ige Weise für sich stark wiederholende Schaltungen ausgeführt werden.

Andere Systeme besitzen Schaltungen zwischen Zellen, die vollständig durch Stapel von gebohrten Würfeln gebildet sind. Der Bau derartiger Schaltungen durch Stapelung bleibt jedoch auch hier kompliziert und nur beschränkt anwendbar.

Andere Systeme besitzen Sockel mit gravierten oder integrierten Schaltungen, die beliebig je nach der Bohrung der ebenen, die Elemente von den Sockeln isolierenden Dichtungen benutzt werden. Diese Systeme sind zwar einfach zu verwenden, bieten jedoch nur eine geringe Vereinfachung und tatsächliche Gewichtsverminderung der Verbindungen zwischen Elementen mit sich.

Alle diese System gestatten nur eine begrenzte Vereinfachung der Verbindungen und bieten dagegen keinerlei Vereinfachung bei der Bildung der Schaltungen.

Gegenüber den bekannten Systemen besitzt das erfindungsgemäße System folgende Vorteile:

■Maximale Vereinfachung der Bildung einer Schaltung, die ein gegebenes Problem lösen soll, durch eine aus Hodulbausteinen bestehende » schrittweise arbeitende Sequenzprogrammiereinheit, die sich homogen an die nachfolgenden Elemente anpaßt

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und damit in dieselben Schaltungen integriert werden kann, und durch Verwendung einer rationellen Logik mit Elementen, die jeder Grundfunktion entsprechen und leicht aneinander anschließbar sind.

-Reduzierung der Verbindungen zwischen Elementen auf ein Minimum und damit Verringerung der zum Verbinden erforderlichen Zeit und der Abmessungen der Rohre durch weitmöglichste Verwendung von in die Elemente und Sockel integrierten Schaltungen..

-Vereinfachung« λ der Ausführung des Systems zur Herstellung einer Anlage und Vereinfachung der möglichen Reparaturen dieser Anlage durch Verwendung von rationellen Einbau-, Markierungs- und Kontrolleinrichtungen im Rahmen von Schaltungen, die einfach und der Betriebsweise der Maschine so weit wie möglich entsprechend angeordnet und aufgebaut sind.

-Verringerung der Herstellungskosten, der Abmessungen und der Ansprechzeit durch einen kompakteren, und wirtschaftlicheren Aufbau.

Ein wesentliches. Merkmal des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß es aus mehreren Hodulblöcken besteht, die eine schrittweise arbeitende Sequenzprogrammiereinlieit bilden, die aus einem Stapel von gleichen Elementen besteht, deren jedes ein pneumatisches Speicherelement mit zwei Eingängen und einem einzigen Ausgang besitzt, das auf einen besonderen Sockel aufgesteckt ist, in den ein passives UlTD-G-lied und eine Schaltung eingegliedert sind. Diese eingegliederte Schaltung ist so beschaffen, daß der Ausgang jedes Elements der Programmiereinheit eine Bewegung der herzustellenden Automatik auslösen kann, wenn die Beendigung der durch das vorhergehende Element bewirkten Bewegung durch ein Rücksignal der

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Maschine festgestellt wird. Die Herstellung einer Sequenzautomatik wird somit maximal vereinfacht: 'jeder Bewegung des herzustellenden Zyklus entspricht eine Stufe der Programiniereinheit, die das Signal zur Beendigung der Bewegung erhält.

Das erfindungsgemäße System besitzt ferner ggf. Blöcke, die mit passiven logischen UND-Gliedern und ODER-Gliedern aufgebaut sind, die in Form von Modulbausteinen ausgeführt sind, so daß sie beliebig miteinander verklinkt vierden können und Blöcke bilden, die die gewünschten logischen Funktionen erfüllen. Die Vorderseite dieses Blockes weist das Schaltbild und die Druckkontrollelemente auf und seine Rückseite nimmt über Schnellkupplungen die Rohre zur Zuleitung der Eingangssignale und Abnahme der Ausgangssignale auf.

Obwohl in diesem System die Sequenzprograminiereinheit und ggf. die passiven Elemente mit denselben Grundelementen aufgebaut sind, sehen sie auf den ersten Blick verschieden aus. Die Bauelemente, die in den Schaltungen komplementäre Punktionen haben, sind so ausgebildet, daß sie in dieselben Anlagen eingebaut mid eingeschaltet v/erden können: gleicher Arbeitsdruck, gleicher Durchgang, gleiche Schnellkupplung, gleiches Anschlußrohr, gleiche Kennzeichnungs- und Kontrolleinrichtungen und miteinander vereinbare Montageorgane.

Die beiliegenden Zeichnungen zellen Ausführungsbeispiele des erfinduiigügemüßen Systems. Es zeigen:

]'Mg. 1 die lo/'icche Schaltung einer schrittweise arbeil enden Programm!ereinheit.

Fi{i. P djc pneumatische logische Schaltung dieser Pr ο grannie rcjnheit.

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steinen.

Fig. 4 und 5 Schritte durch einen Modulbaustein in der Achse des Speicherelement s "bzw. in der Achse des MI)-G-I ie ds.

Pig. 6 bis 19 Darstellungen eines Modulsystems mit Blöcken, die aus passiven TJID-Gliedern und ODER-Gliedern "bestehen.

Fig. 6 die Grundelemente zur Bildung eines logischen Blockes mit passiven logischen Elementen.

Fig. 7 und 8 einen logischen Block_? der aus den Elementen der Fig. 6 besteht.

Fig. 9 einen senkrechten, axialen Schnitt durch einen derartigen Block. ' ■

Fig. 10 einen Schnitt durch diesen Block nach der Linie II-II von Fig. 9»

Fig. 11 eine Darstellung aller Elemente> mit denen eine große Anzahl verschiedener Blöcke von passiven logischen Elementen geschaffen werden kann«,

Fig. 12 bis 19 einige Beispiele von mit diesen Elementen hergestellten logischen Blöcken,,

Fig« 20 die Darstellung eines typischen, bei industriellen automatischen Systemen angetroffenen Sequenzzyklus«

Fig. 21 eine Darstellung der pneumatischen Schaltung unter Verwendung der schrittweise arbeitenden, aus Modulsteinen bestehenden Sequenzprogrammiereinheit.,

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Fig. 22 eine Darstellung des Einbaus der Elemente in eine dieser pneumatischen Schätung entsprechende Anlage.

Pig. 23 eine schematische Darstellung eines Programmierelemen" mit den Grundelementen der Erfindung, das in einer Sequenzautoraatikkette angeordnet ist.

Fig. 24 eine schomatische Darstellung eines Programmierelemen' wobei die Beziehungen zwischen den beiden das Programmierelement bildenden Teilen dargestellt sind.

Fig. 25 einen Aufriß der Hauptbestandteile eines Programmierelements gemäß Fig. 24.

Pig. 26 eine Ausführung, bei der eine logische Rechenkette direkt mit dem Prosrammierelement verbunden ist.

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Fig. 1 zeigt die logische Schaltung der pneumatischen schrittweise arbeitenden aus Modulbauoteinen bestehenden Programmiereinheit· Diese Schaltung ist bereits bekannt und wird in der elektronischen Logik mit Vorteil benutzt. Sie besteht aus gleichen nebeneinandergesetzten Stufen, deren jede ein Speicherelement mit zwei Eingängen und einem einzigen Ausgang und ein UND-Glied besitzt. Jede Stufe besitzt eine Öffnung S, die das Signal zum Auslösen der Bewegung der herzustellenden Automatik liefert, und eine Öffnung R, die das Rücksignal empfängt, das der Programmiereinlieit die Beendigung dieser Bewegung mitteilt.

Die Schaltung ist so abgefaßt, daß die Auslösung der nachfolgenden Bewegung in dem herzustellenen Zyklus, d.h. die Tätigkeit der folgenden Stufe erst möglich ist, wenn die Programmiereinheit das Rücksignal der gerade stattfindenden Bewegung erhalten hat. Wenn nämlich der Ausgang χ des Speiciier-

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elements der Stufe η auftritt, löst der Ausgang Sn die Bewegung aus. Der"Ausgang χ speist ferner einen der Eingänge des UND-Gliedes, das erst arbeitet, wenn das Rücksignal Rn auftritt. Der Ausgang des TOID-Gliedes speist dann das Eingangssignal X₁ des Speicherelements der Stufe η + 1, die mit ihrem Ausgang χ den Ausgang Sn + 1, jedoch auch das MD-Glied derselben Stufe speist und schließlich das Speicherelement der vorhergehenden Stufe η auf ITuIl zurückstellt, indem er ihren Eingang X₀ speist. Da alle Speicherelemente der Programmiereinheit normalerweise im Zustand HuIl sind, kann ein unzeitgemäßes Rücksignal keine Wirkung ha"ben_s da es das TIED·¹ Glied nie ht passieren kann: die Schaltung bietet somit eine ausgezeichnete Sicherheit.

Pig. 2 zeigt die Übertragung dieses logigramms auf eine pneumatische logische Schaltung₉ wobei fdr jede Stufe ein Ventil-Speicherelement mit einem einzigen Ausgang mit magnetischer oder mechanischer Sperrung und ein passives UITD-Glied benutzt wird, das aus einem äußeren freien₃ doppelten Ventil besteht.

Die Fig. 3> 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel dieser schrittweise arbeitenden,aus Modulbausteinen bestehenden rrogrammiereinheit mit pneumatischen logischen Elementen.

Das Speicherelement 1 jeder Stufe ist auf den modulartigen Sockel 2 aufgesteckt, der das TJITD-Glied 3 und die logische Schaltung jeder Stufe enthält.

Wie Fig. 3 zeigt, sind die Sockel 2 Seite an Seite zusammengesetzt und "beispielsweise durch 2.wei Züge A , eine Profilstange oder andere ähnliche Führungs- und Yerbindungsorgane festgeklemmt vnd. bilden eine einstückige Programmiereinheit mit dor geAA.ii;teilten Stufenbahn.. UH ^c::ieel"Don AvbeJlsfjang werden

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auch die integrierten Schaltungen ajigepchlossen, die sich in jedem Sockel gemäß der auf Fig, 2 gezeigten Schaltung finden.

Betrachtet man die Sockel nacheinander, §p, BieM aal* die Speisung P» die alle Sockel durchquert?, und; jjß4§8 Sp^iphßP-element JL speist, das Signal X.., das di§ darauf foILgende Stufe in den Zustand 1 bringt, und das SignaJ. Xqi dap die vorher=· gehende Stufe auf ITuIl zurückstellt,

der Ilückseite sind Rohre 9 aus "biegpaaien idinststoff an die Sockel angeschlossen und "bilden den Ausgang S Wn4 die Rückleitung R jeder Stufe_t

Die Pig. 4 und 5 zeigen die Einzelheiten dep inneren Auftaus«

Fig. 4 zeigt die Einzelheiten des Speicherelepients ^m^ zwei Eingängen X. und Xq und einem Ausgang x, der 4i^e Speisung Γ erhält. Das Speicherelement ist in diesem FaAl auf bekannte V/eise mit einem Ventil und magnetischer Verriegelung gemäß der deutschen Patentanmeldung Nr. P 22 40 716,5 vom 16,8,72 ausgeführt, es kann jedoch auch auf jede andere V/eise, bei-^ spielsweise mit Schieber oder Ventil, mit oder ohne Dichtung mit oder ohne mechanischer oder magnetischer Verriegelung usxr, aufgebaut sein.

Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, öffnen sich die an dem Speicherelement 1 vorgesehenen Haken 6 "bei dem Aufstecken dieses Speicherelements ^ auf den Sockel 2 und treten dann in die Nuten 7 des Sockels 2 ein, so daß daj Speicherelement 1 durch eine Verriegelung an den Sockel 2 anigfdrückt bleibt. Die V/ulstringe 8 gewährleisten hierbei die Abdichtung der Verbindungen zwischen dem Speicherelement 1 und dem Sockel 2,

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Bei dem Abbau kann mit einem an jedem Haken 6 vorgesehenen Lappen 9 "beispielsweise mittels eines Schraubenziehers eine Hebelwirkung ausgeübt werden, wodurch die Haken 6 aus den Muten 7 austreten.

Die dem Sockel 2 eingegliederten Schnellkupplungen 10 (Pig.4) sind auf bekannte Weise ausgebildet und gestatten beispielsweise den Schnellanschluß der Rohre 5 sowie eine schnelle Auskupplung zur Erleichterung der Wartung oder der Änderung der Schaltungen.

Die Druckkontrollorgane 11 (]?ig. 3 und 4) sind auf der Oberseite jedes Speicherelements angeordnet, das auch der Ausgang S der Stufe der Programmiereinheit ist. Das Prinzip dieser als Beispiel genannten Drucickontrollorgane ist bekannt. Sie besitzen einen kleinen Kolben 12, der durch manuelle Einwirkung auf ihn die Bedienungsperson über das Vorhandensein eine£ Luftdruckes informiert. Derartige Druckkontrollorgane oder optische Anzeigeorgane gestatten die Feststellung der Stellung oder des Zustandes der Programmiereinheit, indem zu einem bestimmten Zeitpunkt nachgeprüft wird, welche Modulstufe der Programmiereinheit die aktive Stufe,d.h. die Stufe ist, die ein Signal S zum Auslösen einer Bewegung an der Haschine liefert.

Die I¹Ig. 3 und 4 zeigen ferner die zusätzlichen Handsteuerorgane 13 und 13,', die jeweils an einem Ende des Speicherelemente 1 angeordnet sind und aus Druckknöpfen bestehen, die den Zustand des Speicherelements umkehren könne: Hierbei bringt das Ilandsteuerorgan 13 das Speicherelement in den Zustand 1, d.h. setzt die Ausgangsöffnung S unter Druck, und das zusätzliche Handsteuerorgan 13'. bringt das Speicherelement in den Zustand 0 zurück, d.h. belüftet die Ausgangsöffnung S. Es ist somit möglich, eine be Liebige Ausgangsöffnung S der Programmierein~

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hext unter Druck zu setzen und dadurch eine "beliebige Bewegung an der Maschine auszulösen. Auf diese Weise können beliebige Bewegungenausgelassen werden und kann die gesamte Programiniereinheit auf Null zurückgestellt werden.

Pig. 5 zeigt die Einzelheiten des UND-Glieds _3, das dem Sockel 2 eingegliedert ist. Die Arbeitsweise dieses passiven pneumatischen Elements ist bekannt: Ein äußeres doppeltes Ventil JK erhält die Eingangssignale an.jedem Ende und liefer in der Mitte nur dann ein Ausgangssignal, wenn beide E ingang ssignale vorhanden sind.

Pig. 5 zeigt ferner die Wulst ringe _1j5 zur Abdichtung der Verbindungen zwischen jedem Sockel der nebeneinandergesetzten Modulbausteine, die die Programmiereinheit bilden.

Diese Programmiereinheit besitzt folgende Vorteile: Die Bildung einer Schaltung zur Lösung eines bestimmten Automatisierungsproblems wird maximal vereinfacht: Hierzu ist lediglich eine Programmiereinheit mit Stufen in der Anzahl dei Sequenzen in dem durchzuführenden Zyklus zu bauen und sind dann die einzelnen Ausgänge der Programmiereinheit mit den an der Maschine auszuführenden Bewegungen und die entsprechenden Rücksignale mit den Rücklauföffnungen an der Programmiereinheit in der entsprechenden Reihenfolge zu- verbinden.

Eine auf diese Weise gebildete Schaltung besitzt eine hohe Sicherheit, da ein unzeitgemäßes Rücksignal den Ablauf des Zyklus nicht stören kann.

Die Fehlersuche, die Fehlerbehebung und die Wartung der Schaltung und der Hasch ine v/erden durch folgende Merkmale vereinfacht: Da die Schaltung den Zyklus der Maschine sehr nahe

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wiedergibt j ist sie leicht zu. begreifen.

Die D.r^ckkontQrllor.gane oder optischen. Anzeige organe ßtufe jäer Prograiruniereinlieit gestalten bequem ,die g des Ablaufes des Zyklus und die schnelle feststellung der Phase, die die Haschine erreiiGht hat? Die zusätzlichen Hand,-; steueroi>gane jeder Stufe der Prpgrammiereiniieit gestatten die manuelle Auslösung beliebiger Bewegungen an der Maschine, beispielsweise bei deren Einstellung. Die Speicherelemente, die einzigen, sehr aufgearbeiteten Hodulbausteine, fcöiineii schnell durch einfaches Aus- und "-Einstecken ausgetauscht werden. Vie Verwendung ύοά Schnellkupplungeii gestattet die schiielle i% derujig des Zyklus durch schnelles Aus- und Einkuppeln Eunst st off rohre. Der Aufbau der Programini ere inheit in Modul.-? stufen gestattet die einfache Hinzufügung oder Wegnahme ypn Sequenzen in dem Z5^klus durch Zufügen oder Wegnehmen τοη Mpdulstufeii der Prpgrammiereinheit,

Die Verwendung dieser Programmiereinheit allein reicht ,jedoch nicht für die Lösung aller Probleme aus, die sieh bei deii vier len verschiedenen Schaltungen und Situationen ergeben, die in der Praxis der industriellen Automatisierung auftreten»

Wenn der Zyklus beispielsweise erfordert, daß mehrere Bewegungen A, B, G... gleichzeitig bei einem bestimmten Schritt ausgeführt werden, müssen die Rücksignale a, b, e,., in einem Element kombiniert werden, das einen Ausgang liefert, wenn a TJIiD b UlTD c ... auftreten, so daß der darauffolgende Schritt des Zyklus ausgelöst wird. Hierzu sind UITD-Glieder mit mehrerren Eingängen erforderlich.

Ein anderes Beispiel ist die Wiederholung derselben Bewegung bei verschiedenen Sequenzen des Zyklus, Hierfrei müssen die entsprechenden Ausgangssignale der Prograramiereinheit durch

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Schaltungswähler isoliert werden, die auch ODER-Glieder genannt werden.

Die Fig. 6 bis 19 zeigen ein Modulsystem, das zum Bau von logischen Blöcken mit passiven logischen UND-Gliedern und ODER-Gliedern bestimmt ist.

Fig. 6 zeigt die zum Bau eines logischen Blocks erforderlichen Grundelemente :UND-Glied 17, ODER-Glied 18, Eingangsmodulbaustein 19 j Ausgangsmodulbaustein 20 und Befestigungsmodulbaustein 21.

Auf den Fig. 7 bis 10 sind diese Elemente zur Bildung eines kompakten Blocks ineinandergeklinkt. Dieser Block ist auf eine mit Aussparungen versehene Platte 22 montiert, auf der er durch Schrauben 23 mithilfe des Befestigungsmodulbausteins 21 befestigt ist, der dem Block eingegliedert ist.

Auf der Vorderseite des Blocks bilden die auf.den einzelnen Elementen vorgesehenen Gravuren zusammen ein logisches Schaltbild, das die logische Arbeitsweise des Blocks darstellt. Auf dieses Schaltbild können die Bezeichnungen der Eingangssignale im vorliegenden Fall a,b und c, eingetragen werden. Bei diesem beispielsweise beschriebenen Block werden die Eingangssignale a und b zuerst in dem UITD-Glied 17 kombiniert, dann wird das resultierende Signal ab mit einem Eingangssignal c in dem ODER-Glied 18 kombiniert und liefert dann das gewünschte Ausgangssignal S = ab + c.

Auf der Vorderseite des Blocks sind ferner die Druckkontrollorgane 11 mit ihren Kolben 12 vorgesehen, die beispielsweise von der bei der Programmiereinheit beschriebenen Art sinj.

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Eingang und den Ausgang der Signale zusammengefaßt, so daß die Druckkontrollorgane 'und das Schaltbild auf der Vorderseite gut zugänglich "bleiben. Wie bei der Programmiereinheit v/erden die Rohre durch Schnellanschluß an die eingegliederten Schnellkupplungen 10 angeschlossen. Diese Schnellkupplungeii gestatten eine schnelle Anschließung und Trennung» wodurch jede Austauschreparatur an dem Block oder jede Veränderung der Anschlüsse vereinfacht wird.

Die Fig. 9 und 10 zeigen den Innenaufbau der passiven logischen UHD-Glieder 17 und ODER-Glieder 18. Das UND-Glied arbeitet mit einem äußeren freien, doppelten Ventil 14 und das ODER-Glied arbeitet mit einem inneren freien, doppelten Ventil 15.

Das System zum gegenseitigen Einklinken der Modulbausteine arbeitet nach Art γοη Druckknöpfen. Es be.s-itzt eine Schwalbensehwanzform mit abgerundeten Ecken. Die elastischen Lippen 24, die mit den Körpern der Modulbausteine durch Gießen eines nachgiebigen Kunststoffes, beispielsweise eines Polyamids, hergestellt werden, verformen sich unter der Einwirkung des manuell eingepreßten männlichen Teils 25. Dann schließen sie sich, und halten das männliche Teil 25 und' den Wulstring 26, der die Abdichtung bewirkt, angepreßt. Aufgrund ihrer Elastizität können die lippen 24 einfach gegossen werden, da das eil gesteckte Teil bei seinem Austreten entgegen der Konizität die Lippen verformt. '

Um zahlreiche Schaltmöglichkeiten zu gestatten, besitzt jedes Element zwei Ausgänge, von denen der eine oder der andere oder beide dank der Verwendung von Verschlußstücken 27 beliebig benutzt werden können, die einen Teil des aus Kunststoff gegossenen Körpers des Elements ausmachen.

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Zum Freigeben der gewünschten Öffnung wird dieses Verschlußstück einfach mit einer Flachzange herausgezogen. Bei dieser Arbeit kann kein Staub oder Abfall in die Schaltung gelangen.

Fig. 11 zeigt den vollständigen Satz von Modulbausteinen, die zum Bau von Blöcken zur Erfüllung einer großen Anzahl verschiedener logischer Funktionen erforderlich sind.

Zusätzlich zu den bereits erwähnten Modulbausteinen 17» 18,19 20 und 21 ist ein zu dem Standard-UIID-Glied 17 symmetrisches UND-Glied 28 und ein zu dem Standard-ODER-Glied 18 symmetrisches ODER-Glied 29 vorgesehen.

Diese beiden Glieder sind im Grunde nur Abwandlungen der Montage. Die Körper der Glieder sind nämlich auf zwei Seiten graviert, so daß man durch Umdrehen der Standardglieder die beiden neuen Glieder erhält, wobei jedoch bei der Hontage die Stellungen des Druckkontrollorgans 11 und der Schnellkupplung 10 miteinander vertauscht v/erden müssen.

Wie Fig. 10 zeigt, ist diese Vertauschung möglich, da die Aussparungen 30 für diese beiden Teile in den Körpern der Glieder gleich sind.

Das doppelte männliche ODER-Glied 31 ist nicht unbedingt erforderlich, erleichtert jedoch, wie ein Beispiel zeigen wird, die Hers bellung mancher Blöcke.

Die Fig. 12 bis 19 zeigen einige Ausführungsbeispiele von logischen Blöcken, die in der Reihenfolge zunehmender Komplexität aufeinanderfolgen.

Auf die UIID- und ODER-Iilöcke mit zwei Eingängen (Fig. 12 und 13) folgern UlIl)- und ODER-Blücke nit vior Eingängen (Fi(T. 14 und 15), und dann ein Block (FLg. Hj), in den UIfD und ODER

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wie in dem "bereits besehriebenen G-rundbeispiel kombiniert sind. . ·

Pig. 17 zeigt, auf welche Weise es möglich ist, eine logische Operation in verschje denen Phasen ihrer Ausarbeitung in einem Block herauszuführen und zu benutzen.

Pig. 18 zeigt, auf welche Weise in einen Block mehrere logische Operationen durchgeführt werden können, die gemeinsame Veränderliche, jedoch auch verschiedene Veränderliche haben.

Pig. 19 zeigt ein Beispiel der Verwendung einss doppelten, männlichen ODER-Gliedes 31 zur Erzeugung logischer Ausdrücke, die die Porm von Summen von Produkten haben.

Pig. 20 zeigt einen typischen Sequenzzyklus, wie er in der industriellen Automatisierung angetroffen wird, und Pig. 21 zeigt die Herstellung dieses Zyklus durch Verwendung einer aus Modulbausteinen bestehenden, schrittweise arbeitenden Sequenzprogrammiereinheit.

Jeder Sequenz des Zyklus entspricht hierbei eine Stufe der Programmiereinheit.

Wenn während einer Sequenz mehrei-e Bewegungen gleichzeitig stattfinden, wird durch Verwendung eines tttTD-Gliedes, das die einzelnen Rücksignale erhält, gewartet, bis alle Bewegungen beendet sind, bevor zugelassen wird, daß die Programmiereinheit die darauffolgende Sequenz auslöst (Sequenzen 3 »4 und7 in dem vorliegenden Beispiel).

Wenn eine Bewegung mehrmals in dem Zyklus durchgeführt v/erden muß, können mit einem ODER-Glied die Wechselwirkungen swischei

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zwei Stufen der Programmiereinheit vermieden werden (im vorliegenden Beispiel die Bewegungen A und D)■.

Fig. 22 zeigt den Einbau der Glieder in die entsprechende Anlage. Die Gesantanordnung entspricht so genau wie möglich der Schaltung von Fig.21, die ihrerseits der Form des Zyklus von Fig. 20 nahekommt.

Die ODER- und UITD-Qperat ionen erhält man durch die oben beschriebenen Blöcke, die auf einer mit Aussparungen versehenen Platte 22 montiert sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Schaltung auf sehr einfache Weise hergestellt und kann sehr leicht an ein Maximum von Situationen angepaßt werden-, wobei gleichzeitig eine kompakte, wirtschaftliche, sehr übersichtliche und leicht durchzuprüfende, zu reparierende und zu verändernde Anlage geschaffen wird.

Das erfindungsgemäße Programmicrelement dient zur Bildung eines der Elemente einer Kette und enthält die Elemente, die für den Empfang von entweder von der Einschaltvorrichtung öder von einem vorhergehenden gleichen Element kommenden Signalen, erforderlich sind.

Es muß andererseits die Befehle zur Auslösung des Beginns einer Maschinensequenz (Befehl 5) erzeugen, die Befehle des Maschinensequensendes empfangen (Befehl R) und Signale aussenden, die zunächst das vorhergehende Programmierelement in seinen Ausgangszustand versetzen und dann das folgende Programmierelement in Tätigkeit setzen, sobald die von ihm ausgelöste Maschinenoperation durchgeführt ist.

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Es ist auf eine "bestimmte Weise mit einer für seinen Betrieb erforderlichen Druakluftleitung verbunden.·

Fig. 23 zeigt ein Programmierelement 101, das mindestens das Organ 126 zur pneumatischen Durchführung einer logischen OITD-Operation und ein Organ 125 zur pneumatischen Durchführung einer Speicherung enthält.

Der Aufbau dieser "beiden Organe, die hier nur mit ihren Symbolen dargestellt sind, wird später noch, beschrieben. Die gleichen Hachbar el erneute sind ohne Bezugszahlen zur Veranschaulichung ihrer Zusammenarbeit dargestellt. Auf zwei verschiedenen Seiten 102 und 103 sind Öffnungen 104, 105 bzw. 106, 107 angeordnet, während auf einem anderen ^lächenabschnit andere Öffnungen 108 und 109 vorgesehen sind.. Diese Öffnungen sind immer vorhanden, währedn die Öffnungen 118 und 119 ggf· zu einer Leitung zusammengefaßt werden können, die bei 127 ausmündet und durch eine Quelle 128 gespeist wird.

Alle diese Öffnungen sind so angeordnet-, daß sie entsprechenden Öffnungen gegenüberliegen, wenn die Elemente einer Kette zusammengebaut sind, und insbesondere mithilfe von Dichtungsringen durch gegenseitigen Kontakt pneumatische Verbindungen zwischen den Elementen bilden.

Das Programmierelement arbeitet in der Kette folgendermaßen: Wenn ein Seq.uenzbeginnsignal an der Öffnung 105 auftritt, wird es auf einen der beiden Eingänge des Speicherelements übertragen. Dieses nimmt einen Zustand an, der die Übertragung des bei 119, 118 oder ggf. bei 127 auftretenden Drucks auf den Ausgang des Speicherelements gestattet, da-s einerseits mit der Öffnung 108 verbunden ist und einen Befehl für den Sequenzbeginn zu der zu steuernden Maschine sendet (Signal S)

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und andererseits mit der Öffnung 104 verbunden ist, die ggf. geschlossen ist, wenn das betreffende Element das erste einer Kette ist, oder mit dem zweiten Eingang des vorhergehenden Speicherelements verbunden ist. Gleichzeitig tritt der auf diese Weise übertragene Druck an einem der Eingänge des UlTD-Gliedes 126 auf.

V/.enn die durch den Befehl S ausgelöste Operation bzw. Bewegung der Ilaschino beendet ist, sendet die Maschine ein Endsignal (Signal R), das an der Öffnung 109 auftritt, die mit dem zweiten Eingang des UlFD-Gliede3 126 verbunden ist. Das gleichzeitige Auftreten dieser beiden Befehle setzt das UIfD-Glied 126 in Tätigkeit und bewirkt ein Ausgangssignal, das an der Öffnung 106 verfügbar ist.

Da diese Öffnung ihrerseits mit einer Öffnung des darauffolgenden Elements verbunden ist, die der Öffnung 103 entspricht, bewirkt das betreffende Signal schließlich ein Rücksignal, das an der Öffnung 107 auftritt, die ihrerseits mit den zweiten Eingang des Kippkreises verbunden ist. Auf diese V/eise wird das Speicherelement 125 zurückgesetzt, wodurch der Befehl S, der an"der Öffnung 10Ü auftrat, gelöscht wird.

Bei der auf PLg. 23 mit durchgehenden Linien dargestellten Ausführung ist die Leitung 110 zur Druckluftspeisung im Inneren des Elements so angeordnet, daß die Verbindung mehrerer Elemente zu einer Kette gleichzeitig die Übertragung von Druck3trömungnmitfcel und die Speisung des Speicherelements gewährleistet. Bei der auf Fig. 23 mit unterbrochenen Linien dargestellten Ausführimg wird das Speicherelement durch eine Öffnung 127 gespeist, die nicht auf der Seite 102 oder 103 angeordnet ist, sondern mit einer äußeren Leitung 120 verbunden ist. In beiden Fällen tritt der Luftdruck immer an den

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Speicherelement auf.

Die erste Ausführung "besitzt den Vorteil eines automatischen Anschlusses, einer geringen Wartung, geringerer Abmessungen und einer größeren Festigkeit gegen Stöße von außen. Außerdem befreit sie die Schaltung von Spannungen· infolge der Wärmeausdehp.ungen und der Herstellungstoleranzen und führt gleichzeitig zu einer beträchtlichen Verringerung der Kosten der pneumatischen Verbindungen.

Die zweite Ausführung besitzt den Vorteil, daß ein Element aus der Kette herausgenommen wei"den kann, ohne daß die Spei-■ sung der anderen Elemente mit Druckströmungsmittel unterbrochen wird. · .

Je nach Anforderung kann also eines der beiden Speisesysteme benutzt werden.

Wie Fig. 23 ferner zeigt, erhält eines der Elemente an einer der Öffnung 109 entsprechenden Öffnung einen Befehl E, der durch eine logische Schaltung 122 erzeugt wurde. Diese dient zur Lösung einer logischen Gleichung auf.pneumatischem oder ggf. elektrischem Weg, die durch die Anforderungen der Ver- . Wendung der Maschine bestimiri; wird. An den Eingängen dieser Schaltung 122 können insbesondere Verzögerungs-, Verriegelunge Zählsignale u. dgl. auftreten. In allen Fällen liefert diese Schaltung an ihrem Ausgang ein pneumatisches Signal.

Für eine bestimmte, vollkommen pneumatische Steuerungsart kann es zweckmäßig sein, die Schaltung 122 dem Element einzugliedern. In diesem 3?all endet die Kette zur Lösung der logischen Gleichung immer mit einem UHD-Glied 126. Pig. 26 zeigt eine dei-artige erfiiidungngeriäße Ausführungsform.

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Auf Pig. 24 und 25 ist das Speicherelement 125 von einer durcl gehend gezeichneten Umrißlinie 112 umgeben. Diese Darstellung veranschaulicht eine Ausführung_;bei der das Programmierelement aus zwei Teilen 111 und 112 besteht, so daß das Teil 112, das das Speicherelement enthält, leichter ausgetauscht werden kann. Diese Maßnahme hat verschiedene Gründe. Das UITD-Glied ist, wie aus dem Fachstehenden noch hervorgeht, so ausgebildet, daß es in jeder Hinsicht äußerst sicher ist. Das Speichel element, das die Form einer Kippschaltung hat, erfordert aufgrund seiner Natur Bestandteile, deren Eigenschaften sich auf die Dauer leicht ändern können.

Es kann auch erforderlich sein, daß bei manchen Sequenzen die Kippzeit des Speicherelements bestimmte V/erte einhalten muß, so daß in dieser Stufe eine besonders leistungsfähige Kippschaltung benutzt werden muß.

Insbesondere Fig. 25 zeigt, daß die beiden ein Programm!erelement bildenden Teile übereinandergesetzt sind und daß das Teil 111 einen auf einem Träger 113 befestigten Sockel bildeti

Die pneumatischen Verbindungen zwischen diesen beiden Teilen sind ähnlich wie die Verbindungen zwischen den Elementen einer Kette so ausgeführt, daß die Öffnungen 114, 115, 116, 117 durch Kontakt mit den gegenüberliegenden Öffnungen 114', 115«, 116', 117' mithilfe von geeigneten DichtungsOrganen zusammenwirken,' zur gegenseitigen lösbaren Befestigung der beiden Teile können an sich bekannte Organe, wie Schrauben, Haken, Riegel, Federn, Bügel bzw. Flansche, Sauger oder Magnete, benutzt werden.

Auf einem anderen, nicht zur befestigung dienenden Bereich der Oberfläche sind die Organe 120 und 121 vorgesehen, die aus

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einem pneumatischen Anzeigeorgan bzw. einem Handsteuerknopf bestehen. Das Anzeigeorgan dient zur Anzeige der gerade stattfindenden Sequenz oder Sequenzen und zur Anzeige des einwandfreien Betriebs. Der Handsteuerknopf 121 gestattet eine Steuerung von außen in einer bestimmten Stufe zur Einstellung der Maschine oder/zum Inbetriebsetzen nach einer Störung. Dieses Organ arbeitet pneumatisch odei· mechanisch und wirkt auf das Speicherelement ein.

Yorzugsweise werden diese beiden Organe an dem Teil 112 vorgesehen, da sie direkt mit dem Ausgang bzw. einem der Eingänge des Speicherelemente verbunden sind.

Der Sockel 11, der vorzugsweise die Öffnungen 1O4₅ 105, 106, 107, 108, 109 und 118, 119 oder 127 aufweist, kann löfcar an dem Träger 113 durch beliebige geeignete Mittel befestigt sein und besitzt Einrichtungen, die dnen guten Kontakt mit den benachbarten Elementen herstellen.

Bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Programmierelemente wurden nur die zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses unerläßlichen Teile erwähnt. Zwischen den Öffnungen und den logischen Elementen können auch besondere Schaltungen vorgesehen werden, die zur Änderung der Form und/oder der Stärke der Signale und Befehle dienen. Die zu den Öffnungen 108, 109 und 127 führenden Verbindungen werden im allgemeinen Öureh Schläuche hergestellt j da die Kette nicht von vorne herein in unmittelbarer Bähe der Maschinen aufgestellt wird.

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Claims (11)

Dipl.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D-8 München 81, Cosimostrafce 81 · Telefon: (ΟβΠ) 9838X1 - 22 - Patentansprüche

1. System zur Steuerung von Maschinen mit einer pneumatischen Programmiereinheit, die aus mehreren, jedem Schritt der Sequenz zugeordneten logischen Iiodulbaust einen "besteht, die insbesondere ein UITD-Glied und ein Speicherelement mit zwei Eingängen und einem Ausgang bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Glied (126) und das Speicherelement (125) in ein gemeinsames, abnehmbares Element (101) eingebaut sind, das einerseits auf zwei verschiedenen Flächen· abschnitten (Ίο2,1ο3) Öffnungen (104, 105, 106, 107), die durch Kontakt eine Verbindung mit entsprechenden Öffnungen der unmittelbar vorhergehenden und nachfolgenden Elemente herstellen und dio Übertragung mindestens von Signalen zur Umschaltung des Speicherelements gestatten, und andererseits Öffnungen (108, 109), die durch biegsame Leitungen mit den Maschinen zur Aus3endung von Befehlen zu diesen oder zum Empfang von Befehlen verbindbar sind, und eiiE Leitung (110, 128) zur ständigen Speisung de3 Speicherelements mit Strömungsmittel aufweist. .

2. System nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element (101) aus zwei voneimmer trennbaren Teilen (111,112) besteht, deren eines einen an einem Träger (113) befestigten Sockel darstellt und das UIÜ-Glied enthält und deren anderes (112) das Speicherelement enthält, und daß diese beiden Teile Öffnungen (114,115, 116, 117) aufweisen, die durch Kontakt zusammenwirken und die für den Betrieb erforderlichen Strömungsmittelverbindungen herstellen·

3. Systen nach Anspruch 2, dadurch g e k ο η η ζ c i c h· net, daß nur der Sockel (111) die Öffnungen (104 bis 109)

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zur Herstellung der Verbindungen mit den benachbarten Elementen und den Maschinen aufweist.

4. System nach Anspruch 3j dadurch g ek e. η ή ζ e i c hneichnet, daß die Leitung O10) zur Ström-ungsmittelspeisung aus einer in dem Sockel (11) ausgearbeiteten Leitung besteht, deren Öffnungen (118, 119) durch Kontakt mit daientsprechenden Öffnungen der benachbarten Sockel verbindbar sind.

5. System nach Anspruch 1, bei dem alle Speicherelemente der Programmiereinheit mit Ausnahme des oder der den aktiven Stufen entsprechenden Speicherelemente im Zustand Hullsind, gekennzeichnet durch den Luftdruck anzeigende Anzeigeox-gane (120), die nur and den Ausgängen dieser Speichel elemente auf einer Seite des Elements (101) angeordnet sind, die nicht die zu seiner Befestigung dienende Seite (113) ist, und die den oder die aktiven Stufen anzeigen können.

6« System nach Anspruch 1, bei dem alle Speicherelemente mit Ausnahme des oder der den aktiven Stufen entsprechenden Speicherelemente im Zustand Hull sind, gekennzeichn e t durch Hands teuer organe (121), die an jedem Speicherelement zum Umschalten seines Zustande auf einer Fläche des Elements (101) vorgesehen sind, die nicht die zu seiner Befestigung dienende Fläche (113) ist.

7. System nach Anspruch 1,'dadurch gekennzeichnet, daß zv/ei Signale übertragende Öffnungen (104, 105)' auf einer der verschiedenen Seiten (102, 103) mit einem der Eingänge des Speieherelements (125) bzw. mit der den Befehl zum Beginn der Sequenz übertragenden Öffnung (108) verbunden sind, daß zwei auf der anderen Seite Signale übertragende

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12. .System nach Anspruch 9_} dadurch gekennzeichnet, daß alle Eingangs- und Ausgangeverbindungen (5) auf der Rückseite des Blocks zusammengefaßt sind} so dass das Schaltbild sichtbar und die anden Eingängen und Ausgängen des Blocks vorgesehenen Druckkontrollorgane (11) zugänglich sind.

13. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die passiven Elemente zwei verfügbare Ausgänge haben, so daß an jedem Punkt der dem Block eingegliederten Schaltung die durchgeführte Operation entnommen werden kann oder diese Operation in zwei Richtungen von demselben Block eingegliederten Schaltungen geleitet worden kann, so daß aus diesem Block mehrere, mit gemeinsamen "Veränderlichen oder verschiedenen Veränderlichen durchgeführte Operationen herausgeführt v/erden.

14. System nach Anspruch 9» dadurch g e k e η η zeichnet, daß durch Herausziehen eines einen Teil des Kunststoffkörpers jedes passiven Elements bildenden Verschlußstücks (27) nach Bedarf die eine oder die andere oder die beiden an jedem Element vorgesehenen Ausgänge geöffnet werden können.

15. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrischen Formen (28,29) der UND· Glieder und ODER-Glieder durch einfaches Wenden der Grundelemento, deren Körper auf zwei Seiten graviert sind, und durch Vertauschen der Stellungen des Druckanzeigeorgans (11) und der Kupplung (10) bei der Montage herstellbar sind.

16. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Kiemente auf dem Sockel (2) durch "

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Öffnungen (107, 106) mit dem anderen Eingang des Speicherelements (125) bzw. dem Ausgang des TJITD-Gliedes (126) verbunden sind und daß die beiden Eingänge des. UITD-Gliedes (■126) mit der Öffnung (108) bzw. der Öffnung (,109) verbunden sind,· die die Befehle zum Beginn und zur. Beendigung der Sequenz der Maschinen übertragen.

8. System nach Anspruch 2, dadurch .gekennzeicl net, daß das MD-Glied (126) die letzte Stufe einer dem Sockel (111) zugeordneten logischen Rechenkette (122) bildet.

9. System nach Anspruch 1, das ferner passive pneumatische UND-Glieder und ODER-Glieder aufweist, die zur Bildung eines eine bestimmte logische Operation durchführenden Modulblocks miteinander verklinkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elemente (17,18) auch durch Verklinken mit Modulbausteinen (19,20) für den Druckeingang und Druckausgang und mit Modulbausteinen (21) zur Befestigung an.mit Aussparungen versehenen Platten (22) miteinander verbindbar sind.

10. ' System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese passiven Elemente nach der Art einer schwalbenschwanzförmigen Druckloiopfeinrichtung ineinanderklinkbar sind, die ein männliches Teil (25) aufweist, das in ein aus Kunststoff gegossenes biegsames, weibliches Teil (24) eingreift, das sich schließt und den Halt und die Abdichtung an einem eingegliederten Wulstring (26) gewährleiste

11. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich das logische Schaltbild der Schaltung automatisch auf der Vorderseite jedes Blockes durch das Aneinandersetzen der an jedem passiven Element vorgesehenen Symbole bildet.

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Hakenstifte (6) einsteckbar sind, die an zwei Seitenflächen jedes Elements vorgesehen sind und in an den entsprechenden Seiten des Sockels vorgesehene Aussparungen (7) eintreten können und jeweils einen herausgebogenen Lappen aufweisen, durch den sie aus den Aussparungen herausbev/egt v/erden können.

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