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Schaltungsanordnung zur Steuerung von
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Maschinen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung
von Maschinen mittels einer der Maschine zugeordneten Steuerschaltung, die über
Bedienungsorgane eines Bedienungsfeldes der Maschine ansteuerbar ist.
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Diese Art der Steuerung einer Maschine hat den Nachteil, daß die Bedienung
nur von einer ganz bestimmten Stelle aus möglich ist. Dies vermag nicht in jedem
Fall zu befriedigen, da oft vom Bedienungsplatz aus nicht der überblick gegeben
ist, der für die optimale Steuerung der Maschine erforderlich ist. Es soll in diesem
Zusammenhang nur auf Kräne, Bagger und Werkzeugmaschinen hingewiesen werden.
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Um der Bedienungsperson einen gewissen Bewegungsspielraum einzuräumen,
sind derartige Anordnungen auch schon so abgewandelt worden, daß das Bedienungsfeld
mit den Bedienungsorganen
als getrennte Einheit über ein Verbindungskabel
mit der Steuerschaltung der Maschine in Verbindung steht. Das Verbindungskabel läßt
einen Bewegungsspielraum für die Bedienungsperson zu, ist oft aber selbst für eine
Verstellung der Maschine hinderlich und neigt gerne zu Störungen, insbesondere dann,
wenn die Maschine im Freien eingesetzt ist.
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Es sind drahtlose Übertragungseinrichtungen bekannt, die ohne Verbindungsleitung
die übertragung von Steuersignalen von einem mobilen, vorzugsweise tragbaren Fernsteuergerät
zu einer ortsfesten Einheit ermöglichen. Es soll nur an die Fernsteuergeräte für
die Fernsehgeräte verwiesen werden, die meist mit Infrarotwellen arbeiten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung
von Maschinen der eingangs erwähnten Art so auszulegen, daß eine drahtlose Fernsteuerung
möglich ist, die aber den besonderen Sicherheitsanforderungen derartiger Maschinensteuerungen
gerecht wird.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur zusätzlichen Fernsteuerung
ein drahtloser Ubertragungskanal zwischen einem mobilen Fernsteuergerät und einer
der Maschine zugeordneten Zusatzeinrichtung vorgesehen ist, daß im Betriebszustand
"Fernsteuerung" die Trägerfrequenz des drahtlosen übertragungskanals als Kontrollsignal
überwacht ist und daß bei Ausfall des Kontrollsignals während des Betriebszustandes
"Fernsteuerung" die Steuerschaltung der Maschine mittels eines voreingestellten
Programmgebers mit einem vorgegebenen Steuerprogramm ansteuerbar ist.
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Bei dieser Auslegung wird der drahtlose Ubertragungskanal zur überwachung
der Fernsteuerstrecke ausgenützt und bei einem Ausfall derselben automatisch die
Einstellung der Maschine in eine vorgebbare Stellung vorgenommen, damit die Steuerung
nicht unkontrollierbar wird. Dies kann z.B.
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bedeuten, daß beim Ausfall der Fernsteuerstrecke die Antriebseinrichtungen
der Maschine sofort abgeschaltet werden oder in eine vorgegebene Ausgangs- oder
Abschaltstellung eingestellt werden. Dies hängt nur von der in dem voreinstellbaren
Programmgeber eingestellten Steuerinformation ab, die beim Ausfall der Fernsteuerstrecke
automatisch auf die Steuer schaltung der Maschine einwirkt und deren Verstellung
unabhängig von Steuersignalen der Fernsteuerstrecke vornimmt.
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Die einfachste Trennung der Betriebsarten wird nach einer Ausgestaltung
dadurch erreicht, daß an. der Maschine ein Betriebsartschalter mit zwei Schaltstellungen
vorgesehen ist, der in der einen Schaltstellung die Bedienungsorgane des der Maschine
zugeordneten Bedienungsfeldes und in der anderen Schaltstellung die Zusatzeinrichtung
des drahtlosen Ubertragungskanals aktiviert, und daß das Fernsteuergerät mittels
eines Betriebsschalters im zugeordneten Bedienungsfeld ein- und ausschaltbar ist.
Auf diese Weise kann jeweils nur das der Betriebsart zugeordnete Bedienungsfeld
zur Abgabe von Steuersignalen benützt werden Für die überwachung der Fernsteuerstrecke
und die vorbereitende Anschaltung des Programmgebers ist vorgesehen, daß mit dem
Betriebsschalter im Fernsteuergerät der Sender für die Trägerfrequenz des drahtlosen
Ubertragungskanals einschaltbar ist und daß in der Zusatz einrichtung
ein
Empfänger für die Trägerfrequenz den Programmgeber nur bei eingeschaltetem Betriebsartschalter
und nicht anstehender Trägerfrequenz ansteuert.
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nie Trägerfrequenz des draht losen Übertragungskanals der Fernsteuerstecke
kann nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch zur Übertragung der Steuersignale
ausgenützt werden, daß die Steuersignale von dem Fernsteuergerät zu der Empfangseinrichtung
an der Maschine mittels Modulation der Trägerfrequenz des drahtlosen übertragungskanals
übertragbar sind. Dabei können die verschiedensten Modulationsverfahren angewendet
werden.
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Die Ansteuerung der Steuerschaltung für beide Betriebsarten wird dadurch
vereinfacht, daß die Steuerausgänge des der Maschine zugeordneten Bedienungsfeldes
und die zugeordneten Steuerausgänge der Empfangseinrichtung der Zusatzeinrichtung
parallel auf die Steuereingänge der Steuerschaltung geschaltet sind Um gegenseitige
Rückwirkungen auszuschalten, ist dabei vorgesehen, daß die Steuerausgänge des der
Maschine zugeordneten Bedienungsfeldes und die zugeordneten Steuerausgänge der Empfangseinrichtung
der Zusatzeinrichtung mittels einer Entkopplungseinrichtung gegeneinander entkoppelt
sind.
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Der Programmgeber kann nach einer Weiterbildung dadurch einfacher
gestaltet werden, daß der Programmgeber über die Empfangseinrichtungen der Zusatzeinrichtung
die Steuerschaltung ansteuert. Die Schaltmittel der Empfangseinrichtung der Zusatzeinrichtung
werden dabei auch zur Weitergabe der im Programmspeicher vorgespeicherten Steuerinformation
an die Steuerschaltung ausgenützt,
Das mobile, vorzugsweise tragbare
Fernsteuertgerät kann nach einer Weiterbildung mit der Auswahl der Betriebsart "Fernsteuerung"
auch automatisch eingeschaltet werden, wenn vorgesehen ist, daß mit dem Einschalten
der Schaltstellung "Fernsteuerung" der Betriebsartschalter einen Sender für eine
Betriebsfrequenz einschaltet, daß diese Betriebsfrequenz über einen drahtlosen Übertragungskanal
übertragbar und im Fernsteuergerät mittels eines Empfängers für die Betriebsfrequenz
aufnehmbar ist und daß dieser Empfänger den Sender für die Trägerfrequenz des Kontrollsignals
im Fernsteuergerät einschaltet.
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Die Betriebsbereitschaft des Fernsteuergerätes kann dadurch am Fernsteuergerät
angezeigt werden, daß mit dem Sender für die Träger frequenz des Kontrollsignals
eine Betriebslampe im Bedienungsfeld des Fernsteuergerätes einschaltbar ist.
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Auf den Betriebsartschalter an der Maschine kann nach einer Weiterbildung
dann verzichtet werden, wenn die Anordnung so ausgebildet ist, daß die Ansteuerung
der Steuerschaltung durch das Bedienungsfeld der Maschine mittels einer Kontrolleinrichtung
überwacht ist, daß bei fehlender Ansteuerung die Kontrolleinrichtung einen Sender
für ein Quittungssignal einschaltet, daß in dem Fernsteuergerät ein Empfänger für
das Quittungssignal die Einschaltung des Senders für die Trägerfrequenz des Kontrollsignals
vorbereitet, daß der Sender für die Trägerfrequenz des Kontrollsignals mittels des
Betriebsschalters im Bedienungsfeld des Fernsteuergerätes einschaltbar ist und daß
der angesprochene Empfänger für die Trägerfrequenz des Kontrollsignals die Ansteuerung
der Steuerschaltung über das Bedienungsfeld der Maschine sperrt. Die Ansteuerung
der Steuerschaltung kann dann wahlweise
vom Bedienungsfeld der
Maschine und dem Bedienungsfeld des Fernsteuergerätes vorgenommen werden. Die Ansteuerung
von einer Stelle aus sperrt jedoch automatisch die Ansteuerung von der anderen Stelle.
Die zeitliche Reihenfolge der Belegung der Steuerschaltung ist das Auswahlkriterium
für die Betriebsart.
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Die Trägerfrequenzen des Kontrollsignals, des Betriebs- und des Quittungssignals
werden bevorzugt als Infrarotwellen ausgestrahlt.
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Die Erfindung wird anhand verschiedener, in den Zeichnungen schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild
einer Schaltungsanordnung, bei der mit einem Betriebsartschalter an der Maschine
die Betriebsart eingestellt wird, Fig. 2 einen Auszug aus der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 mit den Schaltkreisen zur Auslösung des Programmgebers, Fig. 3 eine
Schaltungsanordnung mit Betriebsartschalter, bei der das Fernsteuergerät automatisch
eingeschaltet wird und Fig. 4 eine Schaltungsanordnung, bei der die Auswahl der
Betriebsart durch die zeitliche Reihenfolge der Belegung der Steuerschaltung vorgenommen
wird.
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Das Blockschaltbild nach Fig.1 zeigt die Steuerschaltung StS, die
über die Steuerausgänge die Antriebseinrichtungen MA der Maschine steuert und verstellt.
Die Steuerbefehle für die Steuerschaltung StS werden normalerweise an dem Bedienungsfeld
BFo der Maschine eingegeben, das mit entsprechenden Bedienungsorganen versehen ist.
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Zur zusätzlichen Fernsteuerung der Maschine ist ein mobiles, vorzugsweise
tragbares Fernsteuergerät FStG vorgesehen, das ein eigenes Bedienungsfeld BF1 und
eine Sendeeinrichtung SE umfaßt. Über einen drahtlosen Übertragungskanal K, der
vorzugsweise mit einer Infrarot-Trägerfrequenz realisiert ist, wird das Fernsteuertgerät
FStG mit einer Zusatzeinrichtung ZE an der Maschine gekoppelt, die neben einer Empfangseinrichtung
EE auch einen Programmgeber PG enthält.
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Ist derBetriebsartschalter BSo in der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung,
dann ist das Bedienungsfeld BFo der Maschine aktiviert und die Steuerschaltung StS
kann darüber angesteuert werden Gleichzeitig ist aber auch der Empfänger Et für
die Trägerfrequenz des drahtlosen Ubertragungskanals ÜK gesperrt, wie der Ruhekontakt
bs in Fig. 2 andeutet. Selbst wenn am Fernsteuergerät FStG der Betriebsschalter
BS1 eingeschaltet wird, unterbleibt die Ansteuerung der Steuerschaltung StS über
das Bedienungsfeld BF, da der Empfänger Et in der Empfangseinrichtung EE der Zusatzeinrichtung
ZE die Steuersignale nicht weiterleitet.
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Wird der Betriebsartschalter BSo jedoch in die andere Schaltstellung
"Fernsteuerung" umgeschaltet, dann bleiben die über
das Bedienungsfeld
BFo der Maschine eingegebenen Steuerbefehle unwirksam. Der Empfänger Et in der Empfangseinrichtung
EE wird freigegeben, so daß er auf die übertragene Trägerfrequenz ansprechen kann.
Mit dem Betriebsartschalter BSo wird auch die Anschaltung des Programmgebers PG
vorbereitet, wie der Arbeitskontakt bs in Fig. 2 zeigt.
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Voraussetzung ist jedoch, daß in dem Fernsteuergerät FStG der Betriebsschalter
BS1 eingeschaltet ist. Dies kann jedoch auch mechanisch so gelöst sein, daß das
Fernsteuergerät FStG nur bei der richtigen Stellung des Betriebsartschalters BSo
von der Maschine abgenommen werden kann.
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Dabei wird automatisch der Betriebs schalter BS1 des Fernsteuergerätes
FStG geschlossen.
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Die Trägerfrequenz des drahtlosen übertragungskanals ÜK wird als Kontrollsignal
ausgenützt. Fällt dieses Kontrollsignal während des Betriebs zustandes "Fernsteuerung"
aus, dann fällt der Empfänger Et ab und schließt mit seinem Ruhekontakt et den Ansteuerkreis
für den Programmgeber PG.
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In dem Programmgeber PG sind Steuerinformationen vorgespeichert, die
dann der Steuerschaltung StS zugeführt werden. Die Steuerschaltung StS steuert die
Antriebseinrichtungen MA der Maschine so an, daß ein vorbestimmter Schaltzustand
der Maschine eingestellt wird. Im einfachsten Falle bedeutet dies einen Nothalt
der Maschine, bei dem sofort alle Antriebseinrichtungen abgeschaltet werden. Die
Maschine kann mitder vom Programmgeber PG vorgegebenen Steuerinformation auch in
eine ganz bestimmte, vorgegebene Ausgangs-oder Abschaltstellung eingestellt werden.
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Während des Betriebszustandes "Fernsteuerung" können die Steuerbefehle
an dem Bedienungsfeld BF1 des Fernsteuergerätes
FStG eingegeben
werden. Die Steuersignale werden dabei in irgendeinem bekannten Modulationsverfahren
über die Trägerfrequenz des drahtlosen Übertragungskanals ÜK übertragen, wie in
Fig. 2 der Modulator MD im Fernsteuergerät FStG und der Demodulator DM in der Empfangseinrichtung
EE der Zusatzeinrichtung ZE andeuten. Der Demodulator DM leitet die Steuersignale
mit entsprechender Aufbereitung an die Steuerschaltung StS weiter. Die Steuerausgänge
der Empfangs einrichtung EE und die Steuerausgänge des Bedienungsfeldes BFo wirken
dabei parallel auf die Steuerschaltung StS ein, sie sind jedoch über die Entkopplungseinrichtung
EK gegeneinander entkoppelt.
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Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 enthält das Fernsteuergerät
FStG keinen Betriebs schalter. Wenn der Betriebsartschalter BSo an der Maschine
in die Schaltstellung "Fernsteuerung" gebracht wird, dann wird ein Sender Sb für
ein Betriebssignal eingeschaltet. Diese Betriebsfrequenz, ebenfalls eine drahtlos
zu übertragende Trägerfrequenz, wird in dem Fernsteuergerät FStG von dem Empfänger
Eb aufgenommen. Der Empfänger Eb schaltet den Sender St für die Trägerfrequenz des
Kontrollsignals und des drahtlosen Übertragungskanals Üy für die Steuersignale ein.
Gleichzeitig wird im Fernsteuertgerät FStG noch die Betriebslampe BL eingeschaltet,
die den Einschaltzustand der Fernsteuerstrecke anzeigt. Bezüglich der Überwachung
des Kontrollsignals und der Steuerung des Programmgebers PG gilt, was beim Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 1 und 2 geschrieben wurde.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann auch der Betriebsartschalter
an der Maschine entfallen. Die Steuerschaltung
StS oder das Bedienungsfeld
BFo wird mittels einer Kontrolleinrichtung K auf Ansteuerung aus diesem Bereich
überwacht. Ist dies der Fall, dann spricht die Kontrolleinrichtung K an und schaltet
einen Sender Sq für ein Quittungssignal aus, der ebenfalls eine drahtlos übertragbare
Trägerfrequenz ausstrahlt. Die Ansteuerung der Steuerschaltung StS erfolgt über
das Bedienungsfeld BFo an der Maschine.
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Erfolgt keine Ansteuerung, dann fällt die Kontrolleinrichtung K ab
und der Kontakt k schaltet den Sender Sq ein.
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In dem Fernsteuergerät FStG spricht der Empfänger Eq an und bereitet
mit seinem Kontakt q die Einschaltung des Senders St für die Trägerfrequenz des
Kontrollsignals und der Steuersignale ein. In der Empfangseinrichtung EE spricht
der Empfänger Et an, wenn in dem Bedienungsfeld BF1 des Fernsteuergerätes FStG der
Betriebsschalter BS1 geschlossen wird. Der Kontakt et des Empfängers Et sperrt das
Bedienungsfeld BFo an der Maschine, so daß die Steuerschaltung StS jetzt nur noch
von dem Bedienungsfeld BF1 des Fernsteuergerätes FStG aus angesteuert werden kann.
In diesem Betriebszustand bleibt die vorbereitete Anschaltung des Programmgebers
PG wie vorher beschrieben, nur mit dem Unterschied, daß der Programmgeber PG jetzt
auch dann angesteuert wird, wenn im Fernsteuergerät FStG der Betriebsschalter BS1
angeschaltet wird. Dies bedeutet, daß nach der Beendigung des Betriebs zustandes
"Fernsteuerung" dieMaschine stets in die vorgegebene Stellung gebracht wird.
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