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Schaltzähleinrichtung
Unter einem Stellungsprogrammschalter oder Schaltzählwerk (vgl. z. B. österr. Patentschrift Nr. 198357) versteht man eine Einrichtung, die von einem bewegten Maschinenteil angetrieben wird und bei Erreichen einer vorbestimmten vorwählbaren Stellung ein Signal gibt bzw. die Bewegung beendet. Der zu kontrol- lierende Weg kann dabei, wie dies z. B. schon aus der deutschen Patentschrift Nr. 887724 bekannt ist, nach einem mehrstellige Potenzsystem, insbesondere nach dem Zehnerpotenzsystem gemessen werden, wobei jede Stelle am Sollwertgeber getrennt einstellbar ist und auch der Istwertgeber für jede Stelle ein eigenes
Geberelement enthält. Das Signal wird ausgelöst, wenn alle Stellen des Istwertes mit denen des Sollwertes übereinstimmen.
Es ist des weiteren (vgl. die deutsche Auslegeschrift Nr. 1022443) bereits eine Vorrichtung zum automatischen genauen Einstellen eines Maschinenteiles nach Vorwahl des Verstellweges bekannt, bei der das Zählwerk, nachdem es die Stillsetzung des Maschinenteiles in der neuen Stellung bewirkt hat, durch den Verstellmotor, dessen Drehrichtung zu diesem Zweck umzukehren ist, in die Nullage zurückgedreht wird, während der Maschinenteil abgekuppelt ist und in der erreichten Stellung verbleibt. Es besteht dann die Möglichkeit, den Maschinenteil neuerlich mit Motor und Zählwerk zu kuppeln und um die gleiche oder, wenn man den Sollwertgeber entsprechend anders einstellt, um eine gewünschte andere Wegstrecke weiterzuverstellen.
Die durch die jeweilige Zurückdrehung des Zählwerkes durch den Motor bedingte Totzeit ist, umso länger, je länger der vom Zählwerk zuletzt gemessene Verstellweg war.
Die Erfindung bringt eine wesentliche Verbesserung solcher Summierungs-Schaltzählwerke, d. h. von Einrichtungen, die es gestatten, einen Maschinenteil immer wieder willkürlich, also beliebig oft und in beliebigen Zeitabständen, durch neuerliche Inbewegungsetzung um den am Sollwertgeber eingestellten gleichbleibenden oder auch jederzeit nach Wunsch zu verändernden Wert (Summierungswert) weiterzuver- stellen.
Gegenstand der Erfindung ist nämlich eine Schaltzähleinrichtung mit einem durch die Bewegung eines zu verstellenden Maschinenteiles od. dgl. gesteuerten Istwertgeber und einem willkürlich einstellbaren Sollwertgeber, an welchem der Betrag der Verstellung einstellbar ist, wobei bei Übereinstimmung der Stellung des Istwertgebers mit der des willkürlich einstellbaren Sollwertgebers ein Steuerstromkreis betätigt ist und in dessen betätigtem Zustand der bewegte Maschinenteil od. dgl. in der gewünschten Stellung stillgesetzt ist, wobei der Istwertgeber bei stillstehendem Maschinenteil händisch oder nach erfolgter Verstel- lung des Maschinenteiles bzw.
vorneuerlicher Verstellung selbsttätig in die Ausgangslage (Nullage) zurück- führbar ist und der Sollwertgeber hiebei in der eingestellten Stellung verbleiben kann, mit den besonderen Merkmalen, dass derlstwertgeberaus einer bei derBewegung des Maschinenteiles od. dgl. in gleichmässigen Wegabständen Impulse erzeugenden Einrichtung und einer an diese Impulse erzeugende Einrichtung ange- schalteten, dieseImpulse zählendenImpuls-Zählschaltung besteht, die sprunghaft, also praktisch verzögerungslos in die Ausgangslage (Nullage) zurückstellbar ist, u. zw. vorzugsweise selbsttätig, und dass die den einzelnen Ziffern der einzelnen Stellenwerte (Dekaden) zugeordneten Ausgänge dieser Zählschaltung, z.
B. Kontakte elektromagnetischer Relais an die der jeweiligen Ziffer und dem jeweiligenstellenwert (Dekade) entsprechenden Kontakte der Kontaktbahnen des Sollwertgebers angeschlossen sind.
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Solche sprunghaft zurückstellbare Impulszählschaltungen sind an sich bekannt. Die Erfindung ist bei Programmschaltern für Förderanlagen, Aufzüge, Werkzeugmaschinen usw. anwendbar, soll jedoch im nachstehenden am Beispiel einer Stichplansteuerung für ein Walzwerk erläutert werden. Obwohl die erfindungsgemässe Schaltzähleinrichtung auch als alleinige Schaltzähleinrichtung bei der Verstellung eines Maschinenteiles dienen kann, wird des weiteren beim gewählten Beispiel vorausgesetzt, dass zur Einstellung der Walzen entsprechend einem vorgewählten Absolutwert ein dekadischer Programmschalter, insbesondere ein solcher nach der österr. Patentschrift Nr. 198357, vorhanden ist, der so arbeitet, dass durch einen Servomotor (Walzeneinstellmotor) der Istwert dem Sollwert nachgeführt und bei Gleichheit zwischenist-und Sollwertder Servomotorabgeschaltet wird.
Die erfindungsgemässe, eine automatische Summierung ermöglichende Schaltzähleinrichtung lässt sich anwenden, solbald diese Übereinstimmung erreicht ist und der Servomotor stillsteht. Die Summierung soll dann vorzugsweise so erfolgen, dass der Summie-
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gen bekanntlich schon vor der Stillsetzung vorzunehmende Drehzahlherabsetzung bzw. Abbremsung des
Servomotors so spät als möglich erfolgen soll, jedoch früh genug, um eine sichere Stillsetzung am Ende des Summierungsweges zu gewährleisten. Bei mehrfacher Summierung unmittelbar hintereinander sollen sich die Fehler nicht addieren, so dass also die gleichen Toleranzen für eine einmalige oder mehrmalige Summierung gelten.
Die bei der Erfindung zu zählenden Impulse entstehen im Ausführungsbeispiel dadurch, dass bei Übereinstimmung der Einerstellen des Soll- und Istwertes des Stellungsprogrammschalters nach der österr.
Patentschrift Nr. 198357 jeweils ein Impuls gegeben wird.
Die Einstellung des Summierungswertes kann dann nur von Dekade zu Dekade erfolgen, d. h., wenn die Einerstellung die Walzeneinstellung in Millimetern angibt, kann der Summierungswert nur in Stufen von 10 mm gewählt werden. Die Impulszählung bringt die Vorteile, dass die Summierung unabhängig von der Bewegungsrichtung der Walzen mit der gleichen Schaltung erfolgen kann und dass sich bei mehrfacher Summierung die Fehler nicht addieren.
Da voraussetzungsgemäss bei Inbetriebsetzung der automatischen Summierung der Ist- mit dem Sollwert übereinstimmt, tritt bereits beim Einschalten ein Impuls auf, der im weiteren als der nullte Impuls bezeichnet wird. Wenn der Istwert durch den Servomotor verändert wird, dann läuft der dekadische Istwertgeber ab.
Nach je 10 Einheiten, nämlich immer dann, wenn die Einerstelle des Soll- und Istwertes übereinstimmen, wird also 1 Impuls gegeben.
Diese Impulse werden nun mit Hilfe der Impulszählschaltung gezählt und mit Hilfe einer Auswahlschaltung werden jene Impulse festgelegt, die den Bremsvorgang einleiten bzw. die Verstellung des Wertes beenden. Bei Stillsetzung des Servomotors wird gleichzeitig die Stromversorgung der Zähl- und Auswahlschaltung unterbrochen, so dass beide Schaltungen in die Ruhelage zurückgehen und eine neuerliche Summierung (evtl. mit der gleichen Summierungswerteinstellung wie bei der ersten) unmittelbar darauf erfolgen kann.
Die Zeichnung zeigt in den Fig. la und lb ein Beispiel einer bei der Erfindung zu verwendenden Zählschaltung und in den Fig. 2a und 2b ein Beispiel für eine Auswahlschaltung.
In Fig. 1a versinnbildlicht der in Reihe mit dem Impulsrelais J gezeichnete Kontakt das impulsgebende Element. Beim Einschalten wird dieser Kontakt geschlossen (da wie oben erwähnt die Einerstellen von Ist- und Soll-Wert übereinstimmen) und das Impulsrelais J zieht an.
Dadurch werden gleichzeitig die Kontakte J geschlossen, die in Serie mit den Relais VZ und Z liegen. Es werden also diese beiden Relais gleichzeitig erregt und halten sich über ihren Selbsthaltekontakt.
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in Serie mit dem Relais Z., befindlichen Kontakt, Z, kann aber nicht ansprechen, solange das Impulsrelais J angezogen hat, da dann der in Serie mit Zu'geschaltete Ruhestromkontakt geöffnet ist. Erst nach Abfallen von J spricht Zo, an und bereitet auf die gleiche Art das Relais Zl auf das Ansprechen vor.
Bisherwurde vonder Zählerschaltung nur der nullte Impuls verarbeitet und sie istnun bereit, den ersten Impuls zu zählen. Wenn dasimpulsrelaisjdurchdenersienimpuls anzieht, sprichtZ an. Eshältsichnichtnur über denSelbsthaltekontakt und bereitet das Relais Z, zum Ansprechen vor, sondern ausserdem öffnet es den Kontakt, der inSerie mit dem Selbsthaltekontakt des Relais Zo geschaltet ist. Dadurch fällt das Relais Z ab. Es wird für die Zählung durch die folgenden Relais nicht mehr benötigt. Erst wenn der neunte Impuls
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abgefallen ist und das Relais Zg, angezogen hat, wird das Relais Z ;, für die Aufnahme des 10. Impulses vorbereitet. Die Zählschaltung kann so immer wieder von 0 bis 9 durchlaufen werden.
Das Relais Zo seinerseits dient als Impulsgeber für die in Fig. lb dargestellte nächsthöhere Dekade.
Die Schaltung derselben ist analog der eben beschriebenen aufgebaut ; das Relais K ist das Impulsrelais
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Bei zu rascher Impulsfolge kann die Impulsdauer durch den parallel zum Relais J liegenden Kondensator verlängert werden.
Unter Umständen kann es bei einer sehr raschen Impulsfolge auch vorteilhaft sein, an Stelle des Relais Zo der Zählschaltung schon das Relais Zg, als Impulsgeber für die Hunderter-Dekade zu wählen. Dadurch würde gewährleistet, dass bei Einstellung eines reinen Hunderterwertes (100, 200...) das Relais B2 etwas früher anspricht und bei Aktivierung von Zo das Relais Az mit Sicherheit für die Einschaltung vorbereitet ist.
Die Auswahlschaltung hat zwei Impulse auszuwählen, den die Bremsung einleitenden Vorimpuls und den die Verstellung beendenden (den Walzenanstellmotor stillsetzenden) Hauptimpuls. Zur besseren Erläuterung der Schaltung wird das folgende Zahlenbeispiel gewählt :
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<tb>
<tb> Summierungswert <SEP> Bremsweg <SEP> Vorimpuls
<tb> 20 <SEP> 10 <SEP> 10
<tb> 120 <SEP> 60 <SEP> 60
<tb> 220 <SEP> 120 <SEP> 100
<tb> 320 <SEP> 140 <SEP> 180
<tb> 420 <SEP> 140 <SEP> 280
<tb>
Die Einstellung desSummierungswerteswirdinjederDekade durch einen Wahlschalter mit drei Schaltebenen vorgenommen, die miteinander mechanisch gekoppelt sind.
Der Hauptimpuls wird durch die Schalter W und W eingestellt. Durch die Zählschaltung werden der Reihe nach die Kontakte Z-Z , die inSerie mit dem Schalter Wi liegen, geschlossen. Aus Gründen der Anschaulichkeit wurden in Fig. 2a nur die Kontakte Zo'Zl'Z6 und Z eingezeichnet. Ebenso werden die Kontakte Ho -H9, die in Serie mit der Schaltebene Wp liegen, durch die entsprechenden Relais der Zählschaltung der Reihe nach geschlossen und wieder geöffnet.
Wenn bei dem Schalter Wi jener Relaiskontakt geschlossen wird, der der Stellung des Schaltfingers entspricht, so zieht das Relais B2 an. Es schliesst den in Serie mit W befindlichen Kontakt und bereitet somit das Steuerrelais A, auf die Aktivierung vor. Wenn in der Schaltebene W der der Stellung des Schaltfingers entsprechende Kontakt durch die Zählschaltung geschlossen wird, spricht das Steuerrelais A2 an. Wie schon oben erwähnt, muss dadurch nicht nur der Servomotor stillgesetzt, sondern ausserdem auch die Stromversorgung der gesamten Schaltung unterbrochen werden.
Der Vorimpuls hat die Aufgabe, das Bremsmanöver einzuleiten. Um eine möglichst rasche VerstelLung des Istwertes zu erreichen, muss der Bremsweg mit dem Summierungswert geändert werden (s. das ) ben angeführte Zahlenbeispiel). Der Vorimpuls wird durch das Steuerrelais Al gegeben. Der Zeitpunkt lafür wird durch eine Anzapfung der Zählschaltung festgelegt. In dem Zahlenbeispiel wurden Summie- : ungswerte al1genommen, die alle mit dem Wert 20 enden. Gemäss der oben angeführten Tabelle gibt 3S daher vier verschiedene Möglichkeiten, welcher Impuls aus der Zehnerdekade für den Bremsbeginn ierausgegriffen werden muss.
Welche dieser vier Möglichkeiten in Frage kommt, wird jeweilsdurchdieHunderterstelledesSumnierungswertes bestimmt. Die Auswahl trifft daher die Schaltebene WH3. Für das vorliegende ZahlenBeispiel genügen dabei vier Relais, da angenommen wurde, dass bei einem Summierungswert von 320 ler Servomotor bereits auf vollen Touren läuft und der Bremsweg für alle höheren Summierungswerte gleich bleibt. Es können daher die Kontakte 3-9 des Schalters W H3 kurzgeschlossen werden. Eines der rier Relais Do -Dg zieht daher an und wählt in der Schaltebene W, welcher Zehnerimpuls für die Vor-
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oder 2 Hunderterstellen vorgegriffen werden.i mit Anzapfungen zum Wahlschalter Wz3 wird durch Kontakte unterbrochen, die von den Relais Do bis
Ds geöffnet werden.
Als Beispiel seien die Summierungswerte zwischen 300 und 390 herausgegriffen. Bei Werten zwischen
300 und 330 muss 2 HundertersteUen vorgegriffen werden. Es muss daher das Relais Cl anziehen. Bei Sum - mierungswerten zwischen 340 und 390 muss um nur 1 Hunderterstelle vorgegriffen werden. Es muss daher das Relais C2 anziehen. Das Relais Da muss daher einen Kontakt zwischen den Stellungen 3 und 4 des
Schalters Wyg offnen. Dadurch wird in der Schaltebene W Z3 festgelegt, wieviele Hunderterstelleninder
Schaltebene WH2 durch die zu den Relais Cl und Cz gehörigen Kontakte überbrückt werden. Wenn um
2 Hunderterstellen vorgegriffen werden soll, wird der Arbeitsstromkontakt Ci geschlossen, während der
Ruhestromkontakt Cl geöffnet wird.
Dadurch wird verhindert, dass ein Kurzschluss zwischen den Kontakten Hl und Hs hergestellt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
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gesteuerten Istwertgeber und einem willkürlich einstellbaren Sollwertgeber, an welchem der Betrag der
Verstellung einstellbar ist, wobei bei Übereinstimmung der Stellung des Istwertgebers mit der des will- kürlich einstellbaren Sollwertgebers ein Steuerstromkreis betätigt ist und in dessen betätigtem Zustand der bewegte Maschinenteil od. dgl. in der gewünschten Stellung stillgesetzt ist, wobei der Istwertgeber bei stillstehendem Maschinenteil händisch oder nach erfolgter Verstellung des Maschinenteiles bzw. vor neuerlicher Verstellung selbsttätig in die Ausgangslage (Nullage) zurückführbar ist und der Sollwertgeber hiebei in der eingestellten Stellung verbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwertgeber aus einer bei der Bewegung des Maschinenteiles od. dgl.
in gleichmässigen Wegabständen Impulse erzeugenden Ein- richtung und einer an dieselmpulse erzeugendeEinrichtung angeschalteten, diese Impulse zählenden Im- puls - Zählschaltung besteht, die sprunghaft, also praktisch verzögerungslos in die Ausgangslage (Nullage) zu- rückstellbar ist, u. zw. vorzugsweise selbsttätig, und dass die den einzelnen Ziffern der einzelnen Stel- lenwerre (Dekaden) zugeordneten Ausgänge dieser Zählschaltung, z. B. Kontakte elektromagnetischer Re- lais, an die der jeweiligen Ziffer und dem jeweiligen Stellenwert (Dekade) entsprechenden Kontakte der
Kontaktbahnen des Sollwertgebers angeschlossen sind.