DE943575C

DE943575C - Verfahren zur Selbstsicherung fotoelektrischer Schutz- und Steuer-Einrichtungen

Info

Publication number: DE943575C
Application number: DEL12708A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Helmut Helbig
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1952-06-28
Filing date: 1952-06-28
Publication date: 1956-05-24

Description

Verfahren zur Selbstsicherung fotoelektrischer Schutz-und Steuer-Einrichtungen Fotoelektrische Einrichtungen für Steuerzwecke bestehen im allgemeinen aus einem Strahler, einem fotoelektrischen Empfänger, einem Röhrenverstärker und einem Verbraucher (Abb. z). Der Verstärker kann entweder so geschaltet sein, daß im Verbraucher ein Strom fließt, wenn der fotoelektrische Empfänger beleuchtet ist, oder so, daß der Verbraucher bei Verdunkelung erregt wird. Der Schaltvorgang wird jeweils bei Änderung des Beleuchtungszustandes ausgeführt.
Es gibt nun Anwendungsbeispiele, -in denen der eine Zustand relativ lang anhält und nur selten wechselt. Da man nicht alle in der Anlage vorhandenen Stromkreise mit einer Funktionssicherung ausrüsten kann, besteht die Gefahr, daß eine Betriebsbereitschaft vorgetäuscht wird, die im Falle des gewünschten Schaltvorganges zum Versagen führt. So könnte beispielweise die Fotozellenfassung beim Reinigen der Maschine, an der sich die Steuerung befindet, durch Wasser niederohmig geworden sein, was die gleiche Wirkung hervorruft, wie eine Beleuchtung der Fotozelle. Wenn also die Zelle durch Verdunkelung hochohmig werden soll, bleibt der niederohmige Parallelwiderstand bestehen, und die Anlage schaltet nicht.
Es sind fotoelektrische Schutzeinrichtungen bekannt, bei denen eine Art Lichtschranke beim Hineinfassen in die gefährliche Arbeitszone von Arbeitsmaschinen verdunkelt wird, wodurch eine Blockierung der Maschine veranlaßt wird. Es ist wichtig, daß solche Einrichtung immer betriebsbereit ist. Durch oben geschilderte Störungen kann es jedoch passieren, daß#die Anlage tatsächlich nicht funktioniert. Es besteht daher das Bedürfnis, eine ständige Kontrolle über die Arbeitsbereitschaft der fotoelektrischen Schutzeinrichtung zu' haben. Aber auch für anderweitige fotoelektrische Einrichtungen ist eine solche Kontrolle wünschenswert, beispielsweise bei solchen, die direkt einen Arbeitsvorgang steuern. ..
Verfahren zur Überprüfung fotoelektrischer Anlagen sind an sich bekanntgeworden, wobei jedoch nur Störungen ausgeschaltet werden sollten, die auf die Empfangsanordnung die gleiche Wirkung ausüben wie der kenntlich zu machende Vorgang.. Gerade diese Art Störungen sind aber während des Betriebes besonders gefährlich.
Gemäß vorliegender Erfindung wird daher zur Selbstsicherung fotoelektrischer Schutz- und Steuereinrichtungen vorgeschlagen, betriebsmäßig die tatsächliche Auslösung eines Arbeitsvorganges selbsttätig vom Ausgang einer Überprüfung der fotoelektrischen Einrichtung, die vor jedem Arbeitsspiel, also mit diesem synchron durchgeführt wird, und die bei periodischen Vorgängen zeitlich unmittelbar vor das nächste Arbeitsspiel gelegt ist, abhängig zu machen. Das Ergebnis der Prüfung kann angezeigt werden.
Diese Prüfung kann beispielsweise derart vorgenommen werden, daß während der Arbeitspause die Lichtschranke von einer Blende unterbrochen wird und daß die Maschine erst dann für den nächsten Arbeitshub freigegeben. wird, wenn die fotoelektrische Einrichtung angesprochen hat. Ferner ist dafür zu sorgen, daß nur die Testverdunkelung die Entriegelung vornehmen kann, eine Verdunkelung während der Arbeitszeit jedoch die Maschine blockiert.
An einem Ausführungsbeispiel soll das Verfahren gemäß der Erfindung erläutert werden, und zwar der Einfachheit halber an einer Schutzeinrichtung für eine periodisch arbeitende Maschine, beispielsweise eine Presse.
In Fig. i der Zeichnung stellt i die Maschine dar, in der insbesondere als Maßgabe für den periodischen Vorgang eine Welle 2 umlaufen soll. -Die Schutzeinrichtung sei durch eine Fotozelle 3 und eine. Lichtquelle q. schematisch angedeutet. Der Fotozellenstrom wird in einem Verstärker 5 verstärkt. Der Verstärker wird aus einer Stromquelle6 gespeist. Zur Ver- und Entriegelung dienen zwei im Ausgangskreis des Verstärkers 5 gelegene Relais 7 und B. Die Freigabe bzw. Blockierung der Maschine i sei symbolisch dargestellt durch Öffnen öder Schließen eines Stromkreises 9, in dem die beiden Kontakte 14 und 16 der Relais 8 und 7 liegen. Der Arbeitsvorgang kann nur ausgeführt werden, wenn der Stromkreis 9 geschlossen ist. Insbesondere wird durch diesen Stromkreis eine Blockierungsvorrichtung betätigt, die unabhängig vom eigentlichen Arbeitsvorgang deal Arbeitshub .sperrt oder freigibt. Es spielt also keine Rolle, ob der Arbeitsvorgang periodisch erfolgt oder nicht. Bei den im folgenden dargestellten Anordnungen, die an eine umlaufende Welle gebunden sind, kann daher der nichtperiodische Arbeitsvorgang dargestellt werden als ungleichmäßig umlaufende Welle. Die durch die Welle ausgelösten Schaltvorgänge können andererseits auch durch anderweitige Kontaktgaben erreicht werden. Ein mit der Antriebswelle der Arbeitsmaschine verbundenes Blendrad io dient zur Erzeugung der Testung. Ebenfalls auf der Welle ist eine Kontaktweiche angebracht mit verschiedenen Kontaktsegmenten. Während der r Zeit ti, in der der Arbeitshub ausgeführt wird, ist der Erregerkreis des Relais 8 über die Schleifkontakte i i und 12 und das Kontaktsegment 13 geschlossen. Während dieser Zeit t1 gibt die Blende io die Lichtschranke ohne Unterbrechung frei. Das Relais 8- öffnet bei Erregung über den Kontakt 1q. den Stromkreis 9, wodurch die Arbeitsmaschine blockiert wird. Nach Beendigung des Arbeitshubes wird der Erregerkreis des Relais 8 unterbrochen durch ein zwischen den Enden des Kontaktsegmentes 13 liegendes Isolierteil. Das parallel zum Relais 8 und der Kontaktanordnung i i, i2 und 13 liegende Relais 7 besitzt einen Selbsthaltekontakt 15 und einen im Stromkreis 9 gelegenen Ruhekontal@t 16: Die Gegenkontakte von 15 liegen über Schleifkontakte 17 und 18 und ein. Segment i9, ebenfalls auf der Kontäl#:tweiche gelegen, an der Spannungsquelle 6. Das Segment i9 wird nur von einem kleinen Isolierstreifen 2o unterbrochen. Zweckmäßig wird die Prüfung der Arbeitsbereitschaft der fotoelektrischen Einrichtung kurz vor dem Einsatz des Arbeitshübes erfolgen. Der durch die Blende io ausgelöste Strom erregt das Relais 7 und schließt über 15 und 16 den Stromkreis 9 und den Selbsthaltekreis. Der letzte ist durch die Anordnung 17, 18 und i9 geschlossen; er muß auch bis nach Beendigung des Arbeitshubes geschlossen bleiben. Danach unterbricht der Isolierstreifen 2o diesen Selbsthaltekreis, so, daß 15 und 16 öffnen. Dieser Isolierstreifen ist nur schmal, so daß die Bereitschaft des Relais 7 rasch wieder hergestellt ist. Erfolgt der Teststrom nicht, so bleibt der Stromkreis 9 offen und die -Maschine i damit blockiert. Zur Ergänzung sei, noch hinzugefügt, daß geeignete. Mittel vorgesehen sein müssen, eine Blockierung durch die vorübergehende Erregung des Relais 8 aufrechtzuerhalten. Das kann zum Beispiel durch die Ausbildung des Relais 8 als Selbsthalterelais erreicht werden.
Für die Sicherung einer fotoelektrischen Steuereinrichtung einer Arbeitsmaschine wird der Stromkreis 9 durch das Relais 8 nicht geöffnet, sondern ; geschlossen; der Kontakt 4 wäre dann als Ruhekontakt auszubilden.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier dient das Relais 8 sowohl der Testung als auch der Verriegelung. Das Relais 8 besitzt einen Arbeitskontakt 2i und einen Ruhekontakt 22. Ferner ist eine Nockenwelle 28 vorgesehen, durch deren Nocken 29 der Arbeitskontakt 26 geschlossen und der Ruhekontakt 27 geöffnet wird. Die Nockenwelle 28 liegt entweder auf der Hauptantriebswelle zusammen mit dem Blendrad io oder läuft mit diesem synchron. Das Relais 23 liegt über die Kontakte 22, 26 und 27 oder über 25 und 27 am Netz.
Im Stillstand ist die Lichtschranke freigegeben, und die Relaiskombination befindet sich in Ruhestellung, d. h., die Kontakte 21 und 27 sind geschlossen, und die Kontakte 22, 24, 25, 26 sind ge= öffnet. Erfolgt jetzt kurz vor dem Einsatz der Maschine eine Verdunkelung der Lichtschranke durch das Blendrad io und spricht das Relais 8 an, weil in der fotoelektrischen Einrichtung alles betriebsbereit und in Ordnung ist, so öffnet 21 und 22 schließt. Der Nocken 29 ist so angebracht, daß in der Zeit, während der das Relais 8 durch Testverdunkelung ansprechen soll (t3), der Kontakt 26 geschlossen wird. Damit liegt das Relais 23 am Netz und schließt den Kontakt 24 und seinen Selbsthaltekontakt 25.
Nach Beendigung der Testverdunkelung schließt 21 wieder, und damit liegt die Schützspule 3o am Netz und nimmt die Entriegelung vor. Während des Arbeitsvorganges ist also jetzt die Einrichtung arbeitsbereit.
Nach Beendigung des Arbeitsvorganges öffnet der Nocken 29 den Kontakt 27, damit wird das Relais 23 stromlos und 24 und 25 öffnen. Inzwischen ist 26 wieder geöffnet worden. Da dieser Kontakt durch den Nocken nur während der Testzeit geschlossen gehalten wird, bleiben Verdunkelungen während des Stillstandes der Maschine ohne Effekt. Erst wenn 26 wieder geschlossen wird, kann das Relais 23 erregt werden.
Fig. 3 zeigt das Zeitdiagramm eines solchen Vorganges. Während der Zeitspanne t1 läuft der Arbeitsvorgang ab. Während t2 erfolgt die Testung und während t3 die Verriegelung. Während t2 erfolgt im Beispiel nach Fig. i die Erregung des Relais 7 und die Schließung der Kontakte 15 und 16. Im Beispiel nach Fig. 2 erfolgt in dieser Zeitspanne die Erregung des Relais 8, die Öffnung und darauffolgende Schließung von 21. Ferner erfolgt in der gleichen Zeitspanne die Schließung von 26, die Erregung des Relais 23 und die Schließung der Kontakte 24 und 25. Etwa zum Zeitpunkt a ist die Maschine in beiden Fällen entriegelt. Während der Zeitspanne t3 wird nach Fig. i durch das Isoliersegment 2o das Relais 7 stromlos und 15 und 16 öffnen. Nach Fig. 2 öffnet 27, macht dadurch das Relais 23 stromlos und 24 und 25 öffnen. In beiden Fällen wird also während t3 die Maschine wieder verriegelt und kann erst wieder durch die Testverdunkelung während einer erneuten Zeitspanne t2 entriegelt werden.
Die beschriebene Maßnahme einer laufenden funktionellen Überprüfung der Einrichtung kurz vor ihrem Einsatz ermöglicht es, alle Versager zu unterbinden, die nicht gerade zwischen der Prüfung und dem Einsatz auftreten. Diese Zeitspanne kann aber praktisch sehr klein gehalten werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Selbstsicherung fotoelektrischer Schutz- und Steuer-Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet; daß betriebsmäßig die tatsächliche Auslösung eines Arbeitsvorganges selbsttätig vom Ausgang einer Überprüfung der fotoelektrischen Einrichtung, die vor jedem Arbeitsvorgang also mit diesem synchron durchgeführt wird, und die bei periodischen Vorgängen zeitlich unmittelbar vor das nächste Arbeitsspiel gelegt ist, abhängig ist.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Relaiskombination vorgesehen ist, die so geschaltet ist, daß entweder über eine Kontaktweiche oder durch eine Nockenwelle die Testverdunkelung der fotoelektrischen Einrichtung vor dem Arbeitshub und die Verdunkelung der fotoelektrischen Einrichtung infolge eines Eingriffs in die Arbeitszone der Maschine während des Arbeitshubes verschiedene Schaltvorgänge veranlassen.
3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung für den Ausfall der Prüfung. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 805 287, 668 829, 871 18o; R. W a 1 ke r, Photoelectric Cells in Industry, 1948.