DE4424285A1 - Zweikanalige Zweihandschaltung für elektrische Antriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zweikanalige Zweihandschaltung für elektrische Antriebe, insbesondere elektromotorisch angetriebene Pressen, der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Eine derartige Schaltung ist aus DE 30 28 196 C2 bekannt.

Bei dieser Schaltung sind in den Eingangskreisen der Schalttransistoren Verzögerungsschaltungen vorgesehen, welche insbesondere bei Tastschaltern mit langem Hub das Einschalten der Hauptrelais sichern.

Um bei diesem Gerät Drahtbruchsicherheit zu gewährleisten, sind im Ausgangsstromkreis vier von Haupt- und Hilfsrelais gesteuerte Anschlußkontakte in Reihe geschaltet. Das bedeu­ tet, daß alle Relais so viel Anschlußkontakte haben müssen, wie zu schaltende Ausgangsstromkreise vorhanden sind. Außerdem müssen alle Kontakte hoch belastbar ausgelegt werden. Insgesamt bedeutet dies, daß die vier erforderli­ chen Relais relativ viel Platz in Anspruch nehmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweihandschaltung der im Oberbegriff genannten Art zu schaffen, bei welcher mit geringerem Aufwand bei geringerem Platzbedarf mindestens die gleiche Sicherheit erreicht wird.

Gelöst ist diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und Maßnahmen.

Nach diesen Maßnahmen kann auf das bei der bekannten Schal­ tung noch erforderliche Verzögerungsglied ganz verzichtet werden, da die Hauptrelais erst aktiviert werden, wenn die Arbeitskontakte der Taster geschlossen sind. Eine vorzeiti­ ge Entladung der Speicherkondensatoren wird hierdurch vermieden. Auch ist die Selbsthaltung der Relais sicher gewährleistet.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß im Ausgangsstromkreis anstelle von vier Anschlußkontakten nur zwei Anschlußkontakte in Reihe ange­ ordnet sein müssen. Das bedeutet, daß nur die beiden Haupt­ relais elektrisch höher belastbare Kontakte aufweisen müssen, während die Hilfsrelais nur intern Steuerkreise bei wesentlich geringerer Belastung zu schalten haben. Diese beiden Hilfsrelais können folglich unabhängig von der Anzahl der zu schaltenden Ausgangskontakte vergleichsweise klein dimensioniert und damit auch kostengünstig sein.

Die Schaltung ist so aufgebaut, daß weder bei Drahtbruch, gezogenem Stecker noch bei Spannungsausfall die Funktion störende Ausgangsimpulse erzeugt werden.

Weitere Merkmale und Maßnahmen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche und sind im einzelnen anhand des nachstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispieles erläutert.

In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung ist ein vereinfachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Zweihandschaltung in unterschiedlichen Schaltpositionen dargestellt, nämlich

Fig. 1 Schaltung bei nicht betätigten Tastern,

Fig. 2 Schaltung bei gleichzeitig oder geringfügig verzögert betätigten Tastern,

Fig. 3 Schaltung bei verspätet betätigtem zweiten Taster und

Fig. 4 durch Betätigung beider Taster aktivierte Schal­ tung nach Ausschaltung eines der beiden Taster.

Das Schaltbild gemäß Fig. 1 bis 4 zeigt eine mit zwei Kanälen 1 und 2 aufgebaute Steuerschaltung, mittels welcher zwei Ausgangskontakte k10, k20 gesteuert werden, welche im Ausgangsstromkreis V einer nicht dargestellten elektromoto­ risch betriebenen Presse in Reihe angeordnet sind. Diese Ausgangskontakte k10, k20 werden von den nachstehend noch beschriebenen Hauptrelais K1, K2 gesteuert. Die Hauptrelais K1, K2 können außerdem weitere Ausgangskontakte, z. B. k10′, k20′, aufweisen, die in weiteren Ausgangsstromkreisen V′ einer zu steuernden Anlage angeordnet sind.

Wie bei Zweihandschaltungen üblich dienen dem Einschalten des elektrischen Antriebs, hier der elektromotorisch ange­ triebenen Presse, zwei handbetätigbare Taster S1 und S2. Diese Taster haben jeweils einen Ruhekontakt S1_r bzw. S2_r sowie einen Arbeitskontakt S1_a bzw. S2_a. Aus Sicherheitsgründen müssen diese Taster S1 und S2 gleichzeitig bzw. nur mit kurzer Verzögerung betätigt werden, um über die Ausgangskontakte k10, k20 den elektri­ schen Antrieb einzuschalten. Hierdurch soll sichergestellt werden, daß der Maschinenbediener zur Einschaltung der Maschine beide Hände benutzt und nicht mit einer Hand in den Arbeitsbereich des unfallträchtigen Werkzeuges gerät.

Nach gesetzlichen Vorschriften müssen derartige Zweihand­ schaltungen so ausgebildet sein, daß sie weder manipulier­ bar sind noch bei Störungen der Schaltung bzw. bei Bauele­ mentenfehlern zu fehlerhaftem Auslösen der Maschine führen.

Wie die Schaltbilder zeigen, weist die Zweihandschaltung zwei im wesentlichen übereinstimmende Kanäle 1 und 2 auf. Die Kanäle sind lediglich in bezug auf die Versorgungs­ gleichspannung U komplementär ausgebildet.

Jeder Kanal 1, 2 besitzt ein Hauptrelais K1 bzw. K2 mit den bereits oben erwähnten Ausgangskontakten k10 und k20. Die Arbeitswicklungen der Hauptrelais K1 und K2 sind im Ar­ beitsstromkreis der Schalttransistoren T10 bzw. T20 ange­ ordnet. Die Steuerelektroden, nämlich die Basen dieser Schalttransistoren T10 und T20, sind über Zenerdioden ZD14 und ZD24 sowie Vorwiderstände R14 bzw. R24 mit dem Ruhekon­ takt S1_r bzw. S2_r der Taster S1 bzw. S2 verbunden. Bei geschlossenen Ruhekontakten S1_r, S2_r, wie in Fig. 1 dargestellt, sind die Transistoren T10 und T20 gesperrt.

Parallel zu den Arbeitsstromkreisen, also der Reihenschal­ tung aus Transistor T10 bzw. T20 und Hauptrelais K1 bzw. K2, ist jeweils ein Speicherkondensator C10 bzw. C20 ange­ ordnet.

Die zweiten Kontakte, nämlich die Arbeitskontakte S1_a bzw. S2_a der Taster S1 und S2, liegen jeweils im Strom­ kreis eines Hilfsrelais K3 bzw. K4. Ein erster Schließer­ kontakt K31 des Hilfsrelais K3 liegt im Arbeitsstromkreis zwischen dem Kollektor des Transistors T20 und dem Hauptre­ lais K2 im zweiten Kanal. Entsprechend liegt der erste Kontakt K41 des Hilfsrelais K4 im Arbeitsstromkreis zwi­ schen dem Kollektor des Transistors T10 und dem Hauptrelais K1 des ersten Kanals.

Die eingangs bereits erwähnten Speicherkondensatoren C10 und C20 sind über Öffnerkontakte der Haupt- und Hilfsrelais K1 bis K4, nämlich folgende, an die Versorgungsgleichspan­ nung U angeschlossen.

Im Ladestromkreis zwischen der Versorgungsgleichspannung -U und dem Speicherkondensator C10 sind in Reihe mit dem Ladewiderstand R10 der Öffnerkontakt k21 des Hauptrelais K2 des Kanales 2 und der Öffnerkontakt k42 des Hilfsrelais K4 des Kanales 2 angeordnet.

In entsprechender Weise sind zwischen der Versorgungs­ gleichspannung +U und dem Speicherkondensator C20 in Reihe mit dem Ladewiderstand R20 der Öffnerkontakt k11 des Haupt­ relais K1 und der Öffnerkontakt k32 des Hilfsrelais K3 des Kanales 1 angeordnet.

Schließlich ist in jedem Kanal ein Ende der Kondensatoren C10 bzw. C20 über einen einstellbaren Trimmwiderstand RT1 bzw. RT2 mit den Öffnern von S1 und S2, also den Ruhekon­ takten S1_r bzw. S2_r, verbunden. Diese Trimmwiderstände RT1 bzw. RT2 dienen dazu, die zulässige Verzögerungszeit, die zwischen den Betätigungen der Taster S1 und S2 verstreichen darf, einzustellen.

Zur Gewährleistung eindeutiger Umschaltvorgänge der Transi­ storen T10 bzw. T20, nämlich einer höheren Umschaltspan­ nung, sind den Basisemitterstrecken entgegengerichtete Zenerdiode ZD14 bzw. ZD24 zugeordnet.

Ferner ist das kollektorferne Ende der Arbeitswicklung zum Zweck der Selbsthaltung über einen Schließerkontakt k12 des Hauptrelais K1 bzw. k22 des Hauptrelais K2 und Vorwider­ stände R11 bzw. R21 mit den Arbeitskontakten S2_a bzw. S1_a der Taster S2 bzw. S1 des jeweils anderen Kanales 2 bzw. 1 verbunden.

Diese Schaltung hat folgende Funktionsweise.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangssituation sind die Taster S1 und S2 unbetätigt, d. h. deren Ruhekontakte S1_r und S2_r sind geschlossen und deren Arbeitskontakte S1_a, S2_a geöffnet. Die Kontakte der Haupt- und Hilfsrelais befinden sich in den dargestellten Positionen. Die Folge hiervon ist, daß die Arbeitswicklungen der Haupt- und Hilfsrelais stromlos und auch die Ausgangsstromkreise V bzw. V′ mittels der Ausgangskontakte k10, k20, k10′, k20′ usw. unterbrochen sind. Nur wenn die Öffnerkontakte k21 und k42 bzw. k11 und k32 jedoch geschlossen sind, können sich die Speicherkondensatoren C10 und C20 auf das Potential der Versorgungsgleichspannung -U bzw. +U aufladen.

Die Aufladung der Speicherkondensatoren C10 und C20 ist eine notwendige Voraussetzung dafür, daß später nach Betä­ tigen der Taster S1 und S2 die Hauptrelais K1 und K2 akti­ viert, d. h. also deren Arbeitswicklungen stromdurchflossen werden.

Gleichzeitig wird über die ordnungsgemäße Aufladung der Speicherkondensatoren C10 und C20 auch die Funktionsfähig­ keit der Arbeitskontakte S1_a und S2_a der Taster S1 und S2 kontrolliert. Ist nämlich einer der Arbeitskontakte z. B. wegen eines Kurzschlusses geschlossen, wird das Hilfs­ relais K3 bzw. K4 aktiviert, was zu einer Öffnung der im Ladestromkreis der Speicherkondensatoren C20 bzw. C10 gelegenen Öffnerkontakte K32 bzw. K42 führt. Die Folge ist, daß sich der jeweilige Speicherkondensator nicht, wie erforderlich, aufladen kann und bei der nachfolgenden Betätigung des jeweiligen Tasters S1 bzw. S2 das Hauptre­ lais K1 bzw. K2 nicht aktiviert werden kann. Ein Durch­ schalten des entsprechenden Ausgangskontaktes k10 bzw. k20 ist damit unmöglich gemacht.

Das Schaltbild gemäß Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Zweihandschaltung nach ordnungsgemäßer Betätigung der beiden Taster S1 und S2. Deren Ruhekontakte S1_r bzw. S2_r sind geöffnet und deren Arbeitskontakte S1_a bzw. S2_a sind geschlossen.

Notwendige Voraussetzung für die nachstehend beschriebene ordnungsgemäße Arbeitsweise ist, daß sich vor Betätigung alle Relais mit deren Schaltkontakten in der Position gemäß Fig. 1 befanden, wobei die Kondensatoren C10 und C20 aufgeladen sein müssen. Weitere notwendige Voraussetzung ist, daß die Taster S1 und S2 nahezu gleichzeitig betätigt werden, wobei nach derzeit geltender Sicherheitsvorschrift die Betätigungsdifferenz nicht größer als 0.5 Sek. sein darf.

Nach Betätigen der Taster S1 und S2 werden die Arbeitswick­ lungen der Relais K3 und K4 über die nun geschlossenen Arbeitskontakte S1_a bzw. S2_a bestromt. Die in dem Arbeitsstromkreis der Transistoren T10 und T20 gelegenen Schließerkontakte k41 bzw. k31 der Hilfsrelais K4 und K3 werden geschlossen. Da die Ruhekontakte S1_r und S2_r der Taster S1 und S2 nun geöffnet sind, bewirkt der über die Trimmwiderstände RT1 bzw. RT2, die Vorwiderstände R14 bzw. R24 und die Zenerdioden ZD14 bzw. ZD24 abfließende Entladestrom, daß die Transistoren T10 bzw. T20 leitend und folglich durchgeschaltet werden. Die Folge ist, daß die Arbeitswicklungen der Relais K1 und K2 bestromt werden und folglich die Ausgangskontakte k10 bzw. k20 im Ausgangs­ stromkreis V geschlossen werden. Gleichzeitig werden die im Ladestromkreis der Speicherkondensatoren C10 bzw. C20 gelegenen Öffnerkontakte k21 bzw. k11 der Hauptrelais K2 bzw. K1 geöffnet, so daß ein weiteres Aufladen der Spei­ cherkondensatoren C10 und C20 unterbunden wird.

Geschlossen werden außerdem die Schließerkontakte k12 bzw. k22, welche die kollektorfernen Enden der Arbeitswicklungen der Hauptrelais K1 bzw. K2 über Vorwiderstände R11 bzw. R21 mit den Arbeitskontakten S2_a bzw. S1_a verbinden, wodurch eine Selbsthaltung der Hauptrelais K1 und K2 bei betätigten Tastern S1 und S2 erreicht wird.

Mit dem Schaltbild gemäß Fig. 3 ist die Schaltsituation veranschaulicht, die sich ergibt, wenn nach Betätigen des ersten Tasters S1 der zweite Taster S2 verspätet, also z. B. nach Überschreiten der zugelassenen 0.5 Sek., betätigt wird.

Wird z. B. zunächst der Taster S1 betätigt, so wird das Hilfsrelais K3 aktiviert, was ein Öffnen seines Öffnerkon­ taktes k32 zur Folge hat. Dieser Öffnerkontakt k32 liegt im Ladestromkreis des Speicherkondensators C20 des zweiten Kanals. Der Speicherkondensator C20 kann sich nunmehr über den Trimmwiderstand RT2 und den nun noch geschlossenen Ruhekontakt S2_r des zweiten Tasters S2 entladen. Wird dieser Taster S2 nun verspätet betätigt, steht am Speicher­ kondensator C20 keine Spannung zur Verfügung, mit welcher der Schalttransistor T20 durchgeschaltet werden könnte. Das Hauptrelais K2 kann folglich nicht mehr aktiviert werden, was bedeutet, daß der im Ausgangsstromkreis liegende Aus­ gangskontakt k20 geöffnet bleibt.

Gleiche Bedingungen ergeben sich bei sogenannter "Einhand- Manipulation", also dem Versuch eines Schaltvorganges, bei welchem ein Taster durch äußere Manipulation konstant in betätigter Position gehalten wird und nur der zweite Taster betätigt wird. Auch in diesem Fall ist ein Auslösen des Schaltvorganges ausgeschlossen.

Gleiche Verhältnisse ergeben sich, wenn die Taster S2 und S1 in umgekehrter Reihenfolge betätigt werden.

Mit dem Schaltbild gemäß Fig. 4 werden schließlich die Vorgänge veranschaulicht, die sich ergeben, wenn nur ein Taster, z. B. Taster S2, ausgeschaltet und der andere Ta­ ster, hier Taster S1, betätigt bleibt.

Während das Hilfsrelais K3 wegen des noch betätigten Ta­ sters S1 aktiviert bleibt, fallen außer dem Hilfsrelais K4 die Hauptrelais K1 und K2 aus folgenden Gründen ab. Bei Stromlosigkeit des Hilfsrelais K4 wird der im Arbeitsstrom­ kreis des Tasters T10 gelegene Schließerkontakt k41 geöff­ net, so daß auch das Relais K1 stromlos wird. Die Bestro­ mung des anderen Hauptrelais K2 wird dadurch unterbrochen, daß der Steuertransistor T20 des zweiten Kanales dadurch gesperrt wird, da seine Basis über den nun geschlossenen Ruhekontakt S2_r etwa auf Emitterpotential liegt. Mit Stromloswerden des Relais K2 wird auch der der Selbsthal­ tung dienende Schließerkontakt k22 geöffnet. Die im Aus­ gangsstromkreis gelegenen Ausgangskontakte k10 und k20 werden geöffnet.

Eine nachfolgende Einschaltung durch erneutes Betätigen des Tasters S2 ist nicht möglich, da hierdurch lediglich das Hilfsrelais K4 und das Hauptrelais K1, nicht dagegen die Relais K2 und K3 aktiviert werden können.

Das Hauptrelais K2 ist nicht aktivierbar, da sich der Kondensator C20 wegen des noch geöffneten Öffnerkontaktes k32 nicht aufladen konnte, so daß ein erneutes Durchschal­ ten des Schalttransistors T20 verhindert wird. Der im Ausgangsstromkreis gelegene Ausgangskontakt k20 bleibt offen.

Auch bei Bruch von Leitungen zwischen den Kontakten der Taster und der Schaltung bzw. beim Ziehen der Stecker ST1 bzw. ST2 können die Hauptrelais K1 und K2 nicht angesteuert werden, da in den Arbeitsstromkreisen der Schalttransisto­ ren die von den Hilfsrelais K3 bzw. K4 betätigten Schlie­ ßerkontakte k31 und k41 angeordnet sind.

Ebenso verhindert die erläuterte Verknüpfung bei einem Spannungsausfall das Entstehen von fehlerhaften Impulsen, welche zu einem unerwünschten Durchschalten der Ausgangs­ kontakte führen könnten.

Bezugszeichenliste

K1, K2 Hauptrelais
k10, k20 Ausgangskontakte im Ausgangsstromkreis V
k10′, k20′ Ausgangskontakte im weiteren Ausgangsstromkreis V′
k11, k21 Öffnerkontakte der Hauptrelais K1, K2
k12, k22 Schließerkontakte der Hauptrelais K1, K2 im Selbsthaltekreis
K3, K4 Hilfsrelais
k31, k41 Schließerkontakte der Hilfsrelais K3, K4
k32, k42 Öffnerkontakte der Hilfsrelais K3, K4
T10, T20 Schalttransistoren
S1, S2 Taster
S1_r, S2_r Ruhekontakte
S1_a, S2_a Arbeitskontakte
ZD14, ZD24 Zenerdioden
C10, C20 Speicherkondensatoren
RT1, RT2 Trimmwiderstände
R10, R20 Ladewiderstände
R11, R21 Vorwiderstände im Selbsthaltekreis
R14, R24 Vorwiderstände
ST1, ST2 Stecker
V1, V1′ Ausgangsstromkreise
+U, -U Versorgungsgleichspannung

Claims (4)

1. Zweikanalige Zweihandschaltung für elektrische Antrie­ be, insbesondere elektromotorisch angetriebene Pressen, in deren Ausgangsstromkreis (V, V′) Ausgangskontakte (k10, k20; k10′, k20′) in Reihe liegen, welche jeweils von einem der beiden Kanäle (1, 2) gesteuert werden, wobei jeder Kanal (1, 2) folgende Baugruppen aufweist:
1. Handbetätigter Taster (S1, S2) mit abwechselnd betätigbaren Ruhe- und Arbeitskontakten (S1_r, S1_a; S2_r, S2_a),
2. mittels der Ruhekontakte (S1_r, S2_r) der Taster (S1, S2) steuerbarer Schalttransistor (T10, T20),
3. im Arbeitsstromkreis des Schalttransistors (T10, T20) angeordnete Arbeitswicklung eines Hauptrelais (K1, K2) mit Schließer- und Öffnerkontakten (k10, k20; k12, k22; k11, k21),
4. parallel zum Schalttransistor (T10, T20) und der Arbeitswicklung des Hauptrelais (K1, K2) angeordne­ ter Speicherkondensator (C10, C20),
5. Hilfsrelais (K3, K4) mit Schließerkontakten (k31, k41) und Öffnerkontakten (k32, k42), dessen Ar­ beitswicklung mittels des Arbeitskontaktes (S1_a, S2_a des Tasters (S1, S2) an die Versorgungs­ gleichspannung (-U, +U) anschaltbar ist,
gekennzeichnet durch folgende neue Merkmale:
6. Die Schließerkontakte (k10, k20; k10′, k20′) der Hauptrelais (K1, K2) bilden ausschließlich die im Ausgangsstromkreis (V, V′) in Reihe angeordneten Ausgangskontakte.
7. Im Stromkreis zwischen Speicherkondensator (C10, C20) und der Versorgungsgleichspannung (-U, +U) liegt die Reihenschaltung eines Öffnerkontaktes (k21, k11) des Hauptrelais (K2, K1) und eines Öffnerkontaktes (k42, k32) eines Hilfsrelais (K4, K3) des jeweils anderen Kanales (2, 1).
8. Im Arbeitsstromkreis des Transistors (T10, T20) ist ein Schließerkontakt (k21, k31) des Hilfsrelais (K4, K3) des jeweils anderen Kanales (2, 1) ange­ ordnet.
9. Zum Zweck der Selbsthaltung des Hauptrelais (K1, K2) ist der kollektorferne Anschluß seiner Arbeits­ wicklung über einen seiner Schließkontakte (k12, k22) mit dem Arbeitskontakt (S2_a, S1_a) des jeweils anderen Kanales (2, 1) verbunden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptrelais (K1, K2) weitere Schließerkontakte (k10′, k20′) aufweisen, welche in weiteren Ausgangs­ stromkreisen (V′) der zu steuernden elektrischen An­ triebe angeordnet sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Speicherkondensator (C10, C20) und der Basis des Schalttransistors (T10, T20) ein die zulässige Schaltverzögerungszeit bestimmender Trimmwi­ derstand (RT1, RT2) angeordnet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Basis des Schalttransistors (T10, T20) eine Zenerdiode (ZD14, ZD24) mit der Basisemitter­ strecke entgegengesetzter Durchlaßrichtung vorgeschal­ tet ist.