DE3246449C2

DE3246449C2 -

Info

Publication number: DE3246449C2
Application number: DE3246449A
Authority: DE
Inventors: Jean-Marie La Couronne Fr Periot
Original assignee: La Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1991-10-24
Also published as: DE3246449A1; FR2518359A1; FR2518359B1; IT8224772A1; IT8224772A0; IT1155389B; CH655417B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit wenigstens einem Näherungsfühler, der in Abhängigkeit von der Entfernung eines metallischen Gegenstandes ein analoges Ausgangssignal liefert (DE 29 10 491 A1).

Näherungsfühler, die in Abhängigkeit von der Entfernung eines metallischen Gegenstandes ein entsprechendes analoges Ausgangssignal liefern, sind beispielsweise aus der DE 29 10 491 A1 und DE 26 06 253 A1 bekannt. Derartige Näherungsfühler oder -detektoren werden beispielsweise zum Sortieren von Gegenständen in Abhängigkeit von deren Abmessungen oder deren Stellung, zum Messen der Annäherungsgeschwindigkeit sowie zur Anzeige der Bewegungsrichtung von Gegenständen und dergleichen verwendet (vgl. DE 29 10 491 A1).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die insbesondere für eine feinfühlige Ansteuerung beispielsweise eines Elektromotorantriebs geeignet und bei einfachem Aufbau problemlos handhabbar ist.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der metallische Gegenstand eine mit dem Näherungsfühler zusammenwirkende elastische Lamelle ist, der wenigstens ein Druckknopf zugeordnet ist, durch dessen Schaft diese Lamelle beaufschlagbar ist.

Aufgrund dieser Ausbildung wird insbesondere im Vergleich zu den bisher zur Drehzahlregelung von Elektromotorantrieben verwendeten Potentiometerknöpfen und mehrere Raststellungen aufweisenden Betätigungsknöpfen zur stufenweisen Steuerung eine wesentlich feinfühligere Ansteuerung des jeweiligen Elektromotorantriebs ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere auch in sog. Hängesteuerkästen verwendbar, die zur Steuerung unterschiedlichster Bewegungsabläufe entsprechend der jeweiligen Druckknopfbetätigung dienen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß der elastischen Lamelle zwei Druckknöpfe zugeordnet sind, durch deren Schäfte diese gemeinsame Lamelle beaufschlagbar ist, daß zwei mit der Lamelle zusammenwirkende induktive Näherungsfühler vorgesehen sind, daß die Näherungsfühler in einem Gehäuse angeordnet sind und die Lamelle an einer Wand dieses Gehäuses befestigt ist, daß die empfindlichen Elemente der Näherungsfühler diese Wand durchdringen und gegenüber der Lamelle in Höhe der Anlagebereiche der Schäfte der Druckknöpfe angeordnet sind, und daß die Näherungsfühler jeweils mit einer Schaltung verbunden sind, um zwei Ausgangssignale zur Steuerung eines Elektromotors in dessen beiden Drehrichtungen zu liefern.

Insbesondere für eine stufenweise Steuerung von Motoren beispielsweise mittels eines Hängesteuerkastens ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß jedem der beiden Druckknöpfe jeweils eine vom betreffenden analogen Ausgangssignal beaufschlagte Logikschaltung zur Weiterverarbeitung des jeweiligen analogen Ausgangssignals zugeordnet ist, die die folgenden Einheiten umfaßt: eine Einrichtung, die das jeweilige analoge Ausgangssignal freigibt, wenn dieses zwischen zwei Bezugsspannungen liegt und das jeweils andere analoge Ausgangssignal nicht freigegeben ist, eine Einrichtung, die das jeweilige Analoge Ausgangssignal im Falle seiner Freigabe mit einer ersten Auslöseschwelle vergleicht und einem ersten Steuerausgang in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein erstes binäres Steuersignal liefert, eine Einrichtung, die das analoge Ausgangssignal bezüglich des Auftretens des ersten binären Steuersignals verzögert mit einer zweiten Auslöseschwelle vergleicht und einem zweiten Steuerausgang in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein zweites binäres Steuersignal liefert, und eine Einrichtung, die das analoge Ausgangssignal bezüglich des Auftretens des zweiten binären Steuersignals verzögert mit einer dritten Auslöseschwelle vergleicht und einem dritten Steuerausgang ein drittes binäres Steuersignal liefert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. eine Ausführungsvariante einer Vorrichtung mit zwei Näherungsfühlern und zwei diesen zugeordneten Druckknöpfen zur Erzeugung von Analogen Ausgangssignalen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Hängesteuerkastens mit drei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtungen, denen jeweils eine Schaltung zur Weiterverarbeitung der analogen Ausgangssignale zugeordnet ist,

Fig. 3 ein Schaltbild einer der drei in Fig. 1 gezeigten Schaltungen zur Weiterverarbeitung der analogen Ausgangssignale und

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Schaltung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besitzt zwei Druckknöpfe 1 und 2, die zwischen zwei starren Tragplatten 3 und 4 montiert sind und deren Schaftenden auf den beiden Enden einer verformbaren oder elastischen Lamelle 5 aus Metall aufliegen. Die elastische Lamelle 5 ist an einem Gehäuse 6 befestigt, das zwei analoge Näherungsfühler 7, 8 enthält. Die empfindliche Elemente dieser Näherungsfühler 7, 8 sind so im aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuse angeordnet, daß sie der Lamelle 5 in Höhe der Auflagebereiche der Schaftenden der Druckknöpfe 1, 2 gegenüberliegen. Die elektronische Schaltung der Näherungsfühler ist in dem Gehäuse 6 angeordnet. An diesem Gehäuse 6 sind Anschlußklemmen 9 vorgesehen.

Bei den Näherungsfühlern kann es sich um induktive Fühler gemäß der französischen Patentschrift 78 07 758 handeln. Sie liefern demnach ein Ausgangssignal, das im wesentlichen eine lineare Funktion des Abstandes zwischen den von den Druckknöpfen 1, 2 verformten Teilen der elastischen Lamelle 5 und den empfindlichen Elementen der Näherungsfühler 7, 8 ist. Dieser Abstand ist von der von der Bedienungsperson ausgeübten Kraft abhängig. Die maximale Bewegung der Lamelle 5 kann beispielsweise 1 mm erreichen und einer Druckkraft von 2 kg entsprechen. Diese maximale Bewegung ist für die Bedienungsperson nicht berechenbar. Die Vorrichtung wird somit nach Gefühl gesteuert. Die beschriebene Vorrichtung gestattet allgemein die Steuerung der Bewegung einer beweglichen Einrichtung in zwei einander entgegengesetzten Richtungen, da sie zwei elektrische Ausgangssignale E₁, E₂ liefert (vgl. auch Fig. 3), die getrennt eingestellt und behandelt werden können. Die Erfindung umfaßt jedoch auch Vorrichtungen, die nur einen einzigen Druckknopf besitzen, dem eine elastische Lamelle und ein einziger Näherungsfühler zugeordnet ist.

Bei einer Verwendung dieser Vorrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung eines Motors über einen elektronischen Drehzahlregler wird gegenüber einem Potentiometer der Vorteil erzielt, daß ein zuverlässiges Arbeiten möglich ist, da insbesondere keine Reibungen auftreten. Bei gleicher Qualität ist die erfindungsgemäße Vorrichtung weniger aufwendig, wobei sie eine Steuerung nach Gefühl ermöglicht.

Bei den Motoren hoher Leistung, für die beispielsweise drei Geschwindigkeitsstufen (sehr niedrige, niedrige und hohe Geschwindigkeit) vorgesehen werden, kann man, anstatt wie bisher Knöpfe mit drei mechanischen Raststellungen zu benutzen, den oben beschriebenen "elektronischen" Knopf mit einer Schaltung verbinden, die binäre bzw. Ja-Nein-Steuersignale für drei verschiedene Ausgangsstufen des elektronischen Knopfs liefert.

Diese Betriebsweise ist in Fig. 4 gezeigt. Die Ausgangsspannung V_s des elektronischen Knopfs (in Volt) ist in Abhängigkeit von der Kraft F (in kg) dargestellt.

Bei einer Kraft zwischen O und F₁ liegt der Wert der Spannung V_s zwischen V_max und V₁. Die zugeordnete Schaltung ist, wie noch erläutert wird, so ausgebildet, daß in diesem Zustand kein Steuersignal geliefert wird. Bei einer Kraft zwischen F₁ und F₂ liegt V_s zwischen V₁ und V₂ und die zugeordnete Schaltung liefert ein erstes Steuersignal. Zwischen F₂ und F₃ liefert die zugehörige Schaltung ein zweites Steuersignal und zwischen F₃ und F₄ ein drittes Steuersignal. Über F₄ findet kein Betrieb statt.

Bei dieser Anwendung besitzt der elektrische Knopf neben dem Vorteil der bequemen Bedienung und der Betriebszuverlässigkeit noch den Vorteil, daß für seinen Anschluß weniger Draht erforderlich ist. Wie Fig. 3 zeigt, genügen bei elektronischen Knöpfen acht Leiter, während ein Hängesteuerkasten mit sechs mechanischen Knöpfen dreizehn Leiter erfordert.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Hängesteuerkasten für sechs Bewegungen, der drei Vorrichtungen 10, 11, 12 gemäß Fig. 1 enthält, die jeweils die Bewegungssteuerung in einer der beiden Richtungen längs den drei Achsen eines rechtwinkligen Koordinatensystems gestattet. Die Einrichtung besitzt zwei gemeinsame Leiter (+ und -) zur Speisung der Knöpfe und Behandlungsschaltungen, die mit einer Speisevorrichtung 16 verbunden sind, und für jede der drei Vorrichtungen zwei Leiter S₁ S₂, S₃ S₄ bzw. S₅ S₆ für die Ausgangssignale der Fühler. Drei Schaltungen 13, 14, 15 behandeln die von den jeweiligen Leiterpaaren S₁ S₂, S₃ S₄ und S₅ S₆ übertragenen Signale. Die Schaltung zur Steuerung der Motoren ist mit dem Rechteck 17 dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer der Schaltungen 13, 14 oder 15. Das Ausgangssignal bzw. die Ausgangsspannung E₁ des ersten Fühlers wird an zwei Vergleicher 130, 131 einer Einrichtung 161 angelegt, die diese Spannung mit zwei Bezugsspannungen Vref₁ und Vref₂ vergleichen (Fig. 4). Wenn E₁ kleiner als Vref₁ ist, liefert der Vergleicher 130 ein logisches Signal 1.

Wenn E₁ größer als Vref₂ ist, liefert der Vergleicher 131 ein logisches Signal 1. Ein UND-Glied 132 liefert ein logisches Signal 1 (Signal S₁), wenn E₁ zwischen Vref₁ und Vref₂ liegt (Betriebsbereich des elektronischen Knopfs) und wenn das Signal ₂, das von einem Umkehrglied 1320 kommt, welches an seinem Eingang das Signal S₂ erhält, den logischen Wert 1 hat. Die Bedeutung dieses Signals S₂ wird im nachstehenden noch erläutert. Das Signal S₁ setzt eine Einrichtung 133 zur Abtastung der ersten Auslösestufe bzw. -schwelle in Betrieb, die einen Vergleicher 1330 besitzt, der die Spannung V₁ erhält, die eine erste Schwelle darstellt. Wenn E₁ kleiner als V₁ ist, liefert der Vergleicher 1330 ein logisches Signal 1, das in einem UND-Glied 1331 durch das Signal S₁ gültig gemacht wird, und der Ausgang S₁₁ des UND-Glieds löst eine Schaltung bzw. einen Steuerausgang 134 zur Steuerung der Bewegung mit der ersten Geschwindigkeit und in einer ersten Richtung aus. Nach einer Verzögerungszeit, die ein Organ 135 bewirkt, wird durch den Übergang des Signals S₁₁ auf den logischen Wert 1 eine Einrichtung 136 zur Abtastung einer zweiten Schwelle in Betrieb gesetzt, die einen Vergleicher 1360 und ein UND-Glied 1361 enthält. Dieses liefert ein Signal S₁₂, sobald E₁ kleiner als V₂ ist. Das Signal S₁₂ löst eine Schaltung bzw. einen Steuerausgang 137 zur Steuerung der Bewegung mit der zweiten Geschwindigkeit und in der ersten Richtung aus.

Nach einem Zeitraum, der durch ein Verzögerungsorgan 138 bestimmt wird, wird eine Einrichtung 139 zur Abtastung einer dritten Schwelle in Betrieb gesetzt, die aus einem Vergleicher 1390 und einem UND-Glied 1391 besteht. Wenn E₁ kleiner als V₃ ist, wird eine Schaltung oder ein Steuerausgang 140 zur Steuerung der Bewegung mit der dritten Geschwindigkeit und in der ersten Richtung ausgelöst. Für die zweite Bewegungsrichtung wird eine zweite Einheit 141 bis 151 in Betrieb gesetzt, die wie die erste Einheit 130 bis 140 ausgebildet ist.

Wenn S₁=1 ist, wird der Betrieb der zweiten Einheit durch eine Einrichtung 160 gesperrt. Wenn S₂=1 ist, wird auf dieselbe Weise der Betrieb der ersten Einheit durch die Einrichtung 161 gesperrt. Auf diese Weise können die Signale zur Steuerung in den beiden Bewegungsrichtungen im Fall einer falschen Manipulation der Bedienungsperson nicht gleichzeitig erzeugt werden. Ferner bewirken die Verzögerungsorgane, daß bei Ausübung eines heftigen Drucks auf einen Druckknopf eine sukzessive und allmähliche Einschaltung der ersten, der zweiten und dann der dritten Geschwindigkeitsstufe stattfindet.

Claims

1. Vorrichtung mit wenigstens einem Näherungsfühler, der in Abhängigkeit von der Entfernung eines metallischen Gegenstandes ein analoges Ausgangssignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Gegenstand eine mit dem Näherungsfühler (7, 8) zusammenwirkende elastische Lamelle (5) ist, der wenigstens ein Druckknopf (1, 2) zugeordnet ist, durch dessen Schaft diese Lamelle (5) beaufschlagt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastischen Lamelle (5) zwei Druckknöpfe (1, 2) zugeordnet sind, durch deren Schäfte diese gemeinsame Lamelle (5) beaufschlagbar ist, daß zwei mit der Lamelle (5) zusammenwirkende induktive Näherungsfühler (7, 8) vorgesehen sind, daß die Näherungsfühler (7, 8) in einem Gehäuse (6) angeordnet sind und die Lamelle (5) an einer Wand dieses Gehäuses (6) befestigt ist, daß die empfindlichen Elemente der Näherungsfühler (7, 8) diese Wand durchdringen und gegenüber der Lamelle (5) in Höhe der Anlagebereiche der Schäfte der Druckknöpfe (1, 2) angeordnet sind, und daß die Näherungsfühler (7, 8) jeweils mit einer Schaltung verbunden sind, um zwei Ausgangssignale (E₁, E₂) zur Steuerung eines Elektromotors in dessen beiden Drehrichtungen zu liefern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Druckknöpfe (1, 2) jeweils eine vom betreffenden analogen Ausgangssignal (E₁, E₂) beaufschlagte Logikschaltung (13, 14, 15) zur Weiterverarbeitung des jeweiligen analogen Ausgangssignals (E₁, E₂) zugeordnet ist, die die folgenden Einheiten umfaßt:
eine Einrichtung (161, 160), die das jeweilige analoge Ausgangssignal (E₁, E₂) freigibt, wenn dieses zwischen zwei Bezugsspannungen (V_ref1, V_ref2) liegt und das jeweils andere analoge Ausgangssignal (E₂ bzw. E₁) nicht freigegeben ist, eine Einrichtung (133, 144), die das jeweilige analoge Ausgangssignal (E₁, E₂) im Falle seiner Freigabe mit einer ersten Auslöseschwelle (V₁) vergleicht und einem ersten Steuerausgang (134, 149) in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein erstes binäres Steuersignal liefert, eine Einrichtung (136, 146), die das analoge Ausgangssignal (E₁, E₂) bezüglich des Auftretens des ersten binären Steuersignals verzögert (135, 145) mit einer zweiten Auslöseschwelle (V₂) vergleicht und einem zweiten Steuerausgang (137, 150) in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein zweites binäres Steuersignal liefert, und eine Einrichtung (139, 148), die das analoge Ausgangssignal (E₁, E₂) bezüglich des Auftretens des zweiten binären Steuersignals verzögert (138, 147) mit einer dritten Auslöseschwelle (V₃) vergleicht und einem dritten Steuerausgang (140, 151) ein drittes binäres Steuersignal liefert.