DE1135995B

DE1135995B - Schaltung zur Steuerung der zeitlichen Folge und der Dauer der Arbeitstakte eines sich periodisch wiederholenden Arbeitsprozesses

Info

Publication number: DE1135995B
Application number: DEW14793A
Authority: DE
Original assignee: Welding Research Inc
Current assignee: Welding Research Inc
Priority date: 1953-09-02
Filing date: 1954-09-02
Publication date: 1962-09-06
Also published as: BE531586A; US2813199A; GB753187A

Description

Schaltung zur Steuerung der zeitlichen Folge und der Dauer der Arbeitstakte eines sich periodisch wiederholenden Arbeitsprozesses Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Steuerung der zeitlichen Folge und der Dauer der Arbeitstakte eines sich periodisch wiederholenden Arbeitsprozesses mit einem von elektrischen Zeitgeberimpulsen zu betätigenden Schrittschalter, der nach Ablauf verschieden langer, vorwählbarer, den Arbeitstakten zugeordneter Zählschrittfolgen jeweils einen Steuerimpuls abgibt, mit einem von diesen Steuerimpulsen betätigten Schalter, der bei Übergang von einer Stellung in eine folgende einen neuen Arbeitstakt auslöst und einen Impuls an einen diesem neuen Arbeitstakt zugeordneten, von Hand einstellbaren Vorwähler gibt, der seinerseits den Schrittschalter in eine Stellung schaltet, von der aus er die vorgewählte, der gewünschten Dauer des Arbeitstakts entsprechende Zählschrittfolge bis zur Auslösung des folgenden, dem folgenden Arbeitstakt zugeordneten Steuerimpulses durchläuft.
Mit Schaltungen dieser Art können jedoch nur zwei Arbeitstakte abwechselnd ausgelöst werden, da der von den Steuerimpulsen betätigte Schalter ein bistabiler elektronischer Kippschalter ist. Diese Schaltung ist daher in den Fällen nicht anwendbar, wo mehr als zwei Arbeitstakte zu steuern sind. Schweißapparate zur Widerstandsschweißung müssen z. B. häufig in vier Arbeitstakten arbeiten, die genau zeitlich zu bemessen sind. Diese Arbeitstakte sind im wesentlichen folgende: a) Einspannen der zu verschweißenden Werkstückteile zwischen die Schweißelektroden, b) Durchgang des Schweißstromes durch die Schweißstelle, c) Wartezeit im eingespannten Zustand, bis die Schweißstelle genügend abgekühlt ist, d) Trennen der Elektroden zur Entfernung der verschweißten Werkstückteile und zur Einführung neuer zu verschweißender Werkstückteile zwischen die Elektroden (Schweißpause).
Eine ähnliche Arbeitstaktfolge liegt bei der Härtung von Oberflächen durch Hochfrequenzstrom vor.
Es sind bereits elektronische Zeitschaltwerke bekannt, welche die Steuerung einer Vielzahl von Arbeitstakten ermöglichen. Bei diesen bekannten Zeitschaltwerken, welche insbesondere für Schweißapparate Anwendung finden, werden als Zeitgeber einzelne Elektronenröhren mit Steuergitter verwendet, deren Anoden mit Wechselstrom gespeist werden und deren Gitter an einer durch einen RC-Kreis zeitgesteuerten Gleichspannung liegen. Jede Röhre steuert anodenseitig einen Kontakt im Steuerkreis eines Ignitrons.
Derartige mit RC-Kreisen arbeitende Zeitschaltwerke haben zahlreiche Nachteile; vor allem mangelt es ihnen an Präzision und ihre Eichung bereitet erhebliche Schwierigkeiten.
Zur Lösung der angegebenen Aufgabe und zur Beseitigung der erörterten Schwierigkeiten geht die Erfindung von einer Schaltung eingangs genannter Art aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß der angeführte Arbeitstaktschalter ein zyklisch laufender Schrittschalter ist.
Bevorzugt enthalten die Schrittschalter als Zeitgeberimpuls- bzw. als Steuerimpulszähler Entladungsröhren mit mehreren den Zeitgeberimpulsen bzw. den Steuerimpulsen zugeordneten Kathoden, zwischen denen Leitelektroden liegen (sogenannte Dekadenzählröhren oder Dekatronen), und es werden die Zeitgeberimpulse und die Steuerimpulse diesen Leitelektroden zugeführt.
Bevorzugt folgt der dem letzten Arbeitstakt zugeordneten Kathode der Steuerimpulszählerröhre eine Kathode, die mit der dem ersten Arbeitstakt zugeordneten Kathode derart gekoppelt ist, daß sie einen dem letzten Arbeitstakt folgenden Steuerimpuls auf die dem ersten Arbeitstakt zugeordnete Kathode überträgt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 4.
Fig. 1 und 1 a zeigen das schematische Schaltbild einer Schaltung nach der Erfindung; Fig. 1 a schließt sich rechts an Fig.1 an; Fig: 2 zeigt schematisch den Spannungsverlauf an einem der Kathodenwiderstände des Arbeitstaktschalters; Fig: 3 zeigt schematisch die Spannungsverläufe an einigen Stellen des Zeitgeberimpulszählers und des Arbeitstaktzählers; Fig. 4 zeigt ein abgewandelte Form der Schaltung nach Fig. 1.
Das wesentliche Element des Zeitgeberimpulsschrittschaltwerks nach Fig. 1 ist eine Röhre 12 mit einer Anode 11, zehn Kaltkathoden 1 bis 10 und Leitelektroden 16, 17, die die Entladung von einer Kathode auf die folgenden übergehen lassen können, eine sogenannte Dekadenzählröhre. Die Anode 11 ist über einen Widerstand 13 und eine Leitung 14 mit der positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden. Die negative Klemme der Gleichspannungsquelle steht über die Leitung 15 mit den Kathoden 1 bis 10 in Verbindung.
Leitungen 18 und 19 verbinden die Leitelektroden 16, 17 mit Klemmen 20 und 21. über die Klemmen 20 und 21 werden zu zählende Spannungsimpulse jeweils zunächst den Leitelektroden 17 und dann den Leitelektroden 16 zugeführt. Die zu zählenden Spannungsimpulse werden an Klemmen A und B gelegt, die mit den Klemmen 20 und 21 über eine Phasenschieberschaltung 22 verbunden sind. Diese Phasenschieberschaltung besteht aus den Kondensatoren 23 und 24 und den Widerständen 25 und 26. Die Klemme A ist über eine Leitung 27 mit der Sekundärspule 28 eines Transformators verbunden; dessen Primärspule 31 über einen Wechselschalter 33 an eine Wechselspannungsquelle von beispielsweise 110 Volt und 60 Hertz zu legen ist. Die Anschlußklemmen dieser Wechselspannungsquelle sind mit L1 und L2 bezeichnet. Die Anode 34 einer Entladungsröhre 32 ist mit einem Ende der Primärspule 31 verbunden; ihre Kathode 35 über eine Leitung 36 mit der Klemme L2. Der Wechselschalter 33 kann ferner einen Stromkreis schließen, der die Anode 34 mit der Kathode 35 außerhalb der Röhre im Nebenschluß verbindet und einen Widerstand 37 zur Strombegrenzung enthält. Das Steuergitter 38 der Röhre 32 ist bei 39 mit dem einen Ende der Sekundärspule 28 des Transformators und über eine Leitung 40 mit der Leitung 15 verbunden, welche zur negativen Klemme der Gleichspannungsquelle führt. Die Klemme B der Phasenschieberschaltung ist über eine Leitung 41 mit dem Abgriff P eines Spannungsteilerwiderstandes 42 verbunden, der an der Gleichspannungsquelle liegt.
An den Kathoden 1 bis 10 der Röhre 12 liegen Kathodenwiderstände 43. Wenn eine der Kathoden erregt ist, fließt Strom durch den ihr zugeordneten Kathodenwiderstand 43. An den Enden dieses Widerstandes lieb dann eine Spannung, die so lange anhält, wie der Strom fließt. Die Primärspule 44 eines Transformators 45 und ein Kondensator ist im Nebenschluß zu einem Teil des Widerstandes 43 der Kathode 1, d. h. der letzten Kathode des Zeitgeberimpulsschrittschaltwerks geschaltet. Der Transformator 45 überträgt, wenn an dem Widerstand 43 der Kathode 1 eine Spannung entsteht, einen elektrischen Impuls auf das folgende Arbeitstaktschrittschaltwerk.
Das Zeitgeberimpulsschrittschaltwerk arbeitet in in folgender Weise: Die Dekadenzählröhre 12 liegt mit ihrer Anode 11 und ihren Kathoden 1 bis 10 stationär an der festen Gleichspannungsquelle. An den Leitelektroden 16 und 17 liegt stationär ein Potential, das positiver als das der Kathoden ist und mit dem Abgriff P an dem Spannungsteilerwiderstand 42 eingestellt werden kann. Wenn der Schalter 33 über L2 geschlossen ist, liefert die Wechselstromquelle, die an L1 und L, angeschlossen ist, periodisch Spannungsimpulse an die Primärspule 31. Entsprechende Impulse entstehen in der Sekundärwicklung 28, von wo sie in die Phasenschieberschaltung 22 gelangen und infolgedessen an die Klemmen 20 und 21. Durch die Phasenschieberschaltung erhalten die Impulse, die an den Klemmen 20 und 21 auftreten, eine Phasenverschiebung gegeneinander, und zwar kommen die Impulse eher an die Klemme 20 als an die Klemme 21. Es ruft daher jeder Impuls von der Wechselspannungquelle zunächst einen Potentialabfall an den Leitelektroden 16 hervor und nach einer bestimmten Zeit, die von den charakteristischen Daten der Phasenschieberschaltung 22 abhängig ist, auch einen Potentialabfall an den Leitelektroden 17.
Soll das Zeitgeberimpulsschrittschaltwerk z. B. neun Impulse zählen, bevor es das Arbeitstaktschrittschaltwerk betätigt, so wird vor Beginn des Zählvorgangs die Kathode 1.0 gezündet. Ein Impuls, der an die Klemmen A und B gelangt, bewirkt zunächst einen Potentialabfall der Leitelektrode 16 und darauf der Leitelektrode 17 derart, daß die Entladung von der Kathode 10 auf die Leitelektrode 16, dann auf die Leitelektrode 17 und schließlich auf die Kathode 9 übergeht. Der folgende an die Klemmen A und B gelangende Impuls überträgt die Entladung von der Kathode 9 auf die Kathode 8 usf. Der neunte Impuls überträgt die Entladung auf die Kathode 1. Der durch diese Kathode fließende Entladungsstrom erzeugt beim Durchgang durch den Widerstand 43 einen Spannungsabfall, der zu einem Impuls an den Klemmen der Primärspule 44 des Transformators 45 führt. Dieser Impuls wird auf das folgende Arbeitstaktschrittschaltwerk übertragen.
Das wesentliche Element dieses zweiten Schrittschaltwerks ist wieder eine Dekadenzählröhre 62 mit einer Anode 63, zehn Kathoden 65 bis 70 und -nicht dargestellten, über dieKlemmen 60 und 61 anzuschließenden - Leitelektroden. Die letzte Kathode, d. h. die Kathode 1 der Dekadenzählröhre 12 ist mit der Dekadenzählröhre 62 über den Transformator 45 gekoppelt. Eine Klemme der Sekundärwicklung 46 dieses Transformators ist mit einer Gleichspannungsquelle 47 verbunden, ihre andere Klemme über einen Begrenzungswiderstand 48 mit dem Steuergitter einer elektrischen Entladungsröhre 50. Die Anode 51 dieser Entladungsröhre 50 ist über eine Leitung 152 mit einem Abgriff T nahe an der positiven Klemme des Spannungsteilerwiderstandes 42 verbunden. Die Kathode 52 dieser Rblue steht durch die Leitung 53 mit der Leitung 15 in Verbindung, welche zu der negativen Klemme der Hauptgleichspannungsquelle führt. Die Spannungsquelle 47 gibt dem Gitter 49 stationär ein negatives Potential gegenüber der Kathode 52 und hält dadurch die Entladungsröhre 50 in nichtleitendem Zustand. Die Röhre wird jedoch jedesmal leitend, wenn ein Impuls von der Kathode 1 der Dekadenzählröhre 12 geliefert wird. Ein solcher Impuls wird durch den Kopplungskreis auf das Gitter 49 derart übertragen, daß er es positiv macht, so daß die Röhre einen Augenblick leitend wird. Daraufhin wird ein Impuls durch die Leitung 54 auf die Phasenschieberschaltung 55 übertragen. Diese Phasenschieberschaltung 55 enthält Kondensatoren 56 und 57 und Widerstände 58 und 59 und weist Klemmen 60 und 61 auf, die mit den Leitelektroden der Dekadenzählröhre 62 verbunden sind. Die Schaltung entspricht insoweit der der Dekadenzählröhre 12.
Die Anode 63 der Dekadenzählröhre 62 ist über einen Widerstand 64 mit der Leitung 14 verbunden, die ihrerseits mit der Anode 11 der Dekadenzählröhre 12 und mit der positiven Klemme der Hauptgleichspannungsquelle verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die negative Klemme dieser Gleichspannungsquelle über den Leiter 15 mit den Kathoden 1 bis 10 der Zählröhre 12 und den Kathoden 65 bis 70 der Zählröhre 62 verbunden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden für die vier Arbeitstakte, welche von der Arbeitstaktzählröhre 62 gezählt und gesteuert werden sollen, nur fünf Kathoden benötigt. Infolgedessen sind die fünf Kathoden 65 nicht in Tätigkeit, sondern nur die Kathoden 66, 67, 68, 69 und 70. Die Erregung dieser Kathoden erfolgt durch die den Klemmen 60 und 61 zugeführten Impulse. Der bei Zündung einer Kathode fließende Kathodenstromimpuls wird verwendet, um eine mittels eines Vorwählers vorgebbare Kathode der Zählröhre 12 zu zünden, von der aus der folgende Zählvorgang beginnen soll. Ferner wird bei Zündung der Kathode 70 selbsttätig die Kathode 66 gezündet, so daß die Zählröhre 62 mit beliebiger Schrittzahl zwischen 1 und 10 zyklisch laufen kann.
Hierzu ist die Kathode 66 über einen Widerstand 71 und eine Leitung 72 mit der Anode 73 einer gittergesteuerten Entladungsröhre 74 verbunden. Ein elektrischer Schalter 75 zum Ein- und Ausschalten des Arbeitstaktzählers liegt in dem Kathodenstromkreis in Reihe mit einem Widerstand 71a. Ein Kondensator 76 überbrückt den Schalter 75 und den Widerstand 71 a. Ein zweiter Stromkreis im Nebenschluß zu dem Widerstand 71 besteht aus der Primärspule 77 eines Transformators 78; diese Primärspule liegt mit dem Kondensator 79 in Reihe. Die eine Klemme der Sekundärspule 80 des Transformators 78 ist über eine Leitung 81 mit der negativen Klemme einer Gleichspannungsquelle 82 verbunden. Die andere Klemme der Sekundärspule 80 ist über die Leitung 83 mit dem Gitter 85 einer gittergesteuerten elektrischen Entladungsröhre 84 in einem Vorwähler verbunden.
An der Kathode 67 liegt ein Widerstand 86, der im Nebenschluß von einem Kondensator und der Primärspule 87 eines Transformators 88 überbrückt ist. Die Sekundärspule 89 dieses Transformators 88 steht mit einer ihrer Klemmen über die Leitung 90 mit der Leitung 81 in Verbindung, die zu der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle 82 führt. Die andere Klemme der Sekundärspule 89 ist über die Leitung 91 mit dem Steuergitter 92 einer gittergesteuerten elektrischen Entladungsröhre 93 eines weiteren Vorwählers verbunden. In ähnlicher Weise liegen die Kathoden 68 und 69 an Widerständen 94 und 102 und jeder dieser Widerstände ist durch Kondensatoren und Primärspulen 95 und 103 von Transformatoren 96 und 104 überbrückt, deren Sekundärspulen 97 und 105 über Leitungen 98 und 106 mit den Steuergittern entsprechender Elektronenröhren 100 und 108 eines dritten und vierten Vorwählers verbunden sind.
Der Widerstand 110 an der Kathode 70 hat einen Nebenschluß, der aus der Primärspule 111 eines Transformators 112 und dem Kondensator 113 besteht. Die Sekundärspule 114 des Transformators 112 ist über die Leitung 115 5 mit der negativen Klemme einer Gleichspannungsquelle 116 verbunden. Die andere Klemme der Sekundärspule 114 ist über die Leitung 117 mit dem Gitter 118 der elektrischen Entladungsröhre 74 verbunden, die im vorstehenden in Verbindung mit der Kathode 66 besprochen worden ist. Die Kathode 119 der Entladungsröhre 74 ist mit einer Leitung 120 verbunden, die zu den positiven Polen der Spannungsquellen 82 und 116 führt. Diese Leitung 120 führt ebenfalls zu den Kathoden 121 bis 124 der Entladungsröhren 84, 93, 100 und 108.
In der Zeitfolge, mit der die Impulse, welche von dem Arbeitstaktzähler aufgenommen werden, nacheinander die Entladung der Kathode 66 auf die Kathoden 67, 68, 69 und 70 weitergeben, entstehen Stromimpulse in den Kathodenwiderständen 71, 86, 94, 102, 110. Der jeweilige Spannungsabfall am Widerstand jeder Kathode erzeugt eine Signalspannung, die über die Transformatoren 78, 88, 96 bzw. 104 auf die Gitter der Entladungsröhren 84, 93, 100 bzw. 108 übertragen wird, die dadurch nacheinander leitend werden. Nach der Erregung der Kathode 70 erzeugt der Spannungsabfall in dem Widerstand 110 eine Signalspannung, die durch den Transformator 312 und seine Sekundärwicklung 114 auf das Gitter 118 der Entladungsröhre 74 übertragen wird. Die Entladungsröhre 74 befindet sich normalerweise in einem nichtleitenden Zustand, da die Gleichspannungsquelle 116 das Gitter 118 auf einem negativen Potential in bezug zur Kathode 119 hält. Infolge der Spannungsimpulse, welche das Gitter 118 erhält, wenn die Kathode 70 gezündet wird, wird die Röhre 74 momentan leitend, und ein negativer Spannungsimpuls gelangt an den Widerstand 71 a. Dieser Impuls vergrößert die Spannung zwischen Anode 63 und Kathode 66 und die Entladung wird unmittelbar von der Kathode 70 auf die Kathode 66 übertragen. Die Kathoden der Dekadenzählröhren sind in der Regel im Kreise angeordnet gegenüber ihrer gemeinsamen Anode. Wenn die Kathode 66 erregt wird, entsteht in der Sekundärspule 80 des Transformators 78 ein Impuls, der über die Leitung 83 an das Gitter 85 der Entladungsröhre 84 gegeben wird. Die Gleichspannungsquelle 82 hält normalerweise die Entladungsröhren 84, 93, 100 und 108 in nichtleitendem Zustand, da sie ihren Gittern ein negatives Potential gegenüber ihren Kathoden gibt. Wenn ein positiver Spannungsimpuls auf das Gitter 85 der Entladungsröhre 84 gelangt, wird diese augenblicklich leitend und damit gelangt ein negativer Spannungsimpuls an die spezielle Kathode der Zeitgeberröhre 12, auf die der Vorwählschalter 126 eingestellt ist, z. B. an die Kathode 6. Die Entladung in dieser Röhre geht dann von der Kathode 6 aus und schreitet schrittweise bis zur Kathode 1 fort. Die Zeitdauer dieser fünf Schritte entspricht etwa der oben angegebenen Einspannzeit der Werkstückteile. Am Ende der Einspannzeit wird ein elektrischer Impuls von der Zeitgeberröhre 12 an die Arbeitstaktzählröhre 62 gegeben, welcher die Entladung von der Kathode 66 auf die Kathode 67 überträgt.
Der Durchgang des Stromes durch diese Kathode 67 erzeugt einen Spannungsabfall in dem Widerstand 86, der als Signalspannung von der Sekundärspule 89 des Transformators 88 über die Leitung 91 auf das Gitter 92 der Entladungsröhre 93 gelangt und diese augenblicklich leitend macht. Dadurch wird die Entladung in der Zeitgeberröhre 12 auf die Kathode übertragen, mit der der Vorwählschalter 127 verbunden ist. An diesem wird z. B. die Schweißzeit eingestellt. Bei Beendigung der Schweißzeit erhält der Arbeitstaktzähler einen weiteren elektrischen Impuls, der die Entladung von der Kathode 67 auf die Kathode 68 überträgt. In ähnlicher Weise wie oben beschrieben erzeugt nun der Stromimpuls durch die Kathode 68 einen Spannungsabfall in dem Widerstand 94 derart, daß eine Signalspannung von der Sekundärspule 97 über die Leitung 98 auf das Gitter 99 der Entladungsröhre 100 gelangt, die dadurch augenblicklich leitend wird. Der Vorwählschalter 128, der dieser Röhre 100 zugeordnet ist; legt etwa die Dauer der Zeit fest, während der die Werkstückteile abkühlen können. Danach gelangt ein weiterer Impuls auf den Arbeitstaktzähler, der die Entladung von der Kathode 68 auf die Kathode 69 übergehen läßt. Der Spannungsabfall am Widerstand 102 erzeugt eine Signalspannung, die durch die Leitung 106 auf das Gitter 107 der Entladungsröhre 108 übertragen wird. Die augenblickliche Leitfähigkeit dieser Röhre läßt den Vorwählschalter 130 die Zählröhre 12 einstellen. Es beginnt die Schweißpause, nach deren Ablauf sich die verschiedenen Arbeitstakte wiederholen.
Um die aufeinanderfolgenden Arbeitstakte zu wiederholen, ist es notwendig, daß die Leitfähigkeit von der Kathode 70 auf die Kathode 66 übergeht. Wenn die Schweißpause an ihr Ende gelangt ist, läßt der dann auf den Arbeitstaktzähler gegebene Impuls die Entladung von der Kathode 69 auf die Kathode 70 übergehen, und es gelangt, wie dies im vorstehenden ausgeführt wurde, eine Signalspannung auf die Entladungsröhre 74, welche dadurch leitend wird und die Spannung zwischen der Anode 63 und der Kathode 66 vergrößert, so daß die Entladung von der Kathode 70 auf die Kathode 66 übergeht, wonach die zeitliche Aufeinanderfolge der verschiedenen Arbeitstakte sich wiederholt: Jeder Vorwählschalter hat eine bestimmte Anzahl von Kontakten 131, die mit den verschiedenen Kathoden 1 bis 10 der Zeitgeberröhre 12 verbunden sind. Die hierzu erforderlichen Leitungen sind in den Zeichnungenweggelassen.Es werden vierzigLeitungen benötigt, um die zehn Kontakte jedes Vorwählschalters mit den Kathoden der Zeitgeberröhre 12 zu verbinden. Jeder Vorwählschalter hat einen Kontaktarm 132, der entsprechend der Zahl der gewünschten elektrischen Impulse, welche durch die Zeitgeberröhre 12 gezählt werden sollen, mit einem bestimmten Kontakt der Kontakte 131 verbunden werden kann.
Die Gleichspannungsquelle 134 liefert die Betriebsspannung für die Entladungsröhren 84, 93, 100 und 108. Ihr positiver Pol ist über die Leitung 15; die Kontakte 131 und die Kontaktarme 132 mit den Anoden 135 der Entladungsröhren 84, 93, 100 und 108 verbunden. Der negative Pol der Spannungsquelle 134 ist über die Leitung 136 mit der Leitung 120 verbunden, die ihrerseits mit den Kathoden 121 bis 124 der Entladungsröhren 84, 93, 100; 108 in Verbindung steht.
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung dargelegt, kann die Dauer der dort angegebenen vier Arbeitstakte durch die beschriebene Schaltung festgelegt werden. Jeder dieser vier Arbeitstakte wird durch die Vorwählschalter eingestellt, und zwar a) die Einspann zeit durch den Vorwählschalter 126, b) die Schweißzeit durch den Vorwählschalter 127, c) die Wartezeit durch den Vorwählschalter 128, d) die Schweißpause durch den Vorwählschalter 130. Es sei angenommen, daß die Schweißpause mit der Erzeugung eines Impulses durch die letzte Kathode 1 der Zählröhre 12 beendet ist. Der Kopplungstransformator 45 überträgt diesen Impuls auf den Arbeitstaktzähler, so daß die Kathode 70 erregt wird und ein neuer Arbeitstaktzyklus einsetzt, indem die Entladung auf die Kathode 66 der Arbeitstaktzählröhre 62 übertragen wird und in der beschriebenen Weise die Entladungsröhre 84 leitend wird, so daß der Vorwählschalter 126 die Zeitgeberröhre 12 auf die Laufdauer des Arbeitstaktes »Einspannen« einstellt.
Als Beispiel ist der Kontaktarm 132 des Vorwählschalters 126 auf den Kontakt 6 gestellt. Dieser Kontakt ist mit der Kathode 6 der Zeitgeberröhre 12 verbunden. Der oben angegebene Schaltvorgang findet statt, unmittelbar nachdem die Entladung der Kathode 1 der Zeitgeberröhre 12 eingesetzt hat. Gelangt nun ein darauffolgender Impuls von der Wechselspannungsquelle an die Zeitgeberröhre 12, so verläßt die Entladung die Kathode 1 und geht auf die vorgewählte Kathode 6 über. Der folgende Impuls, der auf die Zeitgeberröhre gelangt, läßt die Entladung von der Kathode 6 auf die Kathode 5 übergehen usf. Im ganzen werden sechs Impulse gezählt, die nacheinander die Erregung der Kathoden bewirken, bis die Kathode 1 von neuem erreicht ist. Ein weiterer elektrischer Impuls wird darauf über den Kopplungstransformator 45 zu dem Arbeitstaktzähler geleitet, der die Kathode 67 erregt und damit die Entladungsröhre 93 leitend macht. Der Kontaktarm 132 des Vorwählschalters 127 steht auf dem Kontakt 8, der mit der Kathode 8 der Zeitgeberröhre 12 verbunden ist. Wenn die Entladung die Kathode 1 verläßt, springt sie also auf die Kathode B. Während der Schweißzeit müssen also nacheinander acht Kathoden erregt werden, was acht Impulse von der Wechselspannungsquelle benötigt. Die »Wartezeit« folgt anschließend an die Schweißzeit, wenn die Leitfähigkeit von der Entladungsröhre 93 auf die Röhre 100 übergeht, und nach dem Ablauf dieser Periode folgt die Schweißpause, wonach sich der ganze Zyklus wiederholt; solange der Schalter 75 nicht geöffnet wird.
Die Schaltung nach den Fig. 1 und 1 a zeigt Möglichkeiten zur Ausschaltung des Zeitgeberimpulsschrittschaltwerks oder des Arbeitstaktschrittschalt-Werkes oder beider. Wie beschrieben, wiederholen sich die Arbeitstaktzyklen, solange der Schalter 75 geschlossen bleibt. Wenn der Schalter geöffnet wird, überträgt die Entladungsröhre 74 nicht mehr die Entladung von der Kathode 70 auf die Kathode 66. Die Arbeitstaktzählröhre 62 bleibt also in der Stellung »Schweißpause« stehen. Da trotzdem weiter Impulse von der Wechselstromquelle auf die Zeitgeberröhre 12 gelangen, geht dort die Entladung von Kathode zu Kathode entsprechend der Einstellung des Schalters 130 für die Schweißpause weiter und wiederholt sich laufend. Wird nun der Schalter 75 wieder geschlossen, so ist man nicht sicher, daß eine vollständige Periode der Schweißpause gezählt wurde, bevor die Periode »Einspannen« beginnt.
Die zweite Art der Ausschaltung erfolgt mittels der Entladungsröhre 32 und der Leitung 138, welche die Kathode 35 dieser Röhre mit dem positiven Ende des Widerstandes 102 verbindet. über die Leitung 15 ist das Gitter 38 dieser Röhre mit dem negativen Ende des Widerstandes 102 verbunden. Wenn man bei geschlossenem Schalter 75 den Schalter 33 öffnet, arbeiten die Zeitgeberröhre 12 und die Arbeitstaktzählröhre 62 weiter, bis die Kathode 69 gezündet hat, worauf ein positiver Impuls an die Kathode 35 der Röhre 32 gelangt und sie nicht leitend macht. Damit hört die Lieferung von Impulsen zur Zeitgeberröhre 12 auf. Wenn der Schalter 33 von neuem geschlossen wird, so zählt die Zeitgeberröhre die Impulse einer kompletten Schweißpause ab, bevor die Einspannperiode beginnt.
Fig. 2 zeigt den Verlauf der Spannung 140, die an dem Widerstand 86 auftritt. Einen entsprechenden Verlauf hat die Spannung an den Widerständen 94 und 102. Diese Spannungen können zur Steuerung einer Maschine dienen, die man in Abhängigkeit von der Zeit steuern will, beispielsweise einer Schweißmaschine.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können Arbeitstakte mit einer Dauer von einer bis zu zehn Perioden der Wechselspannungsquelle eingestellt werden. Durch Anfügen einer weiteren Dekadenzählröhre kann man die einzustellenden Zeitintervalle bis auf die Dauer von hundert Perioden erweitern.
Fig. 3 zeigt den Verlauf und die Aufeinanderfolge von Spannungsimpulsen, wie sie an verschiedenen Elementen des Zeitgebers und des Arbeitstaktzählers auftreten. Es wurde schon ausgeführt, daß bei Erregung der Kathode 1 der Zeitgeberröhre 12, d. h. der letzten Kathode der Zeitgeberröhre, ein Impuls auf den Arbeitstaktzähler gegeben wird, der dort die Entladung von einer Kathode auf die folgende Kathode übergehen läßt und die Zuführung eines Spannungsimpulses zu der Röhre eines Vorwählers veranlaßt, die die Entladung in der Zeitgeberröhre 12 von der letzten Kathode 1 auf irgendeine Kathode, die an dem Vorwähler eingestellt wurde, überträgt.
Fig.3 stellt diesen Vorgang graphisch dar. Ein elektrischer Impuls des Transformators 30, der an die Zeitgeberröhre 12 über die Klemmen A und B gelangt, habe die Form einer sinusförmigen Welle. Die sinusförmige Spannung 141 erscheint an den Leitelektroden 16 kurze Zeit nach der Zündung etwa der Kathode 1. In dem Zeitpunkt 142 verläßt die Entladung die Kathode 1 und geht auf die in Fig. 1 a rechts neben ihr liegende Leitelektrode 16 über. Der Übergang auf die Leitelektrode 17 findet im Zeitpunkt 143 statt, nachdem die sinusförmige Spannung 144 an der Leitelektrode 17 eine gewisse Höhe überschritten hat. Die Phase der Spannungswelle 144 ist, bezogen zur Welle 141, infolge der Phasenschieberschaltung 22 verzögert. Im Zeitpunkt 145 verläßt die Entladung die Leitelektrode 17 und geht auf die Kathode 9 über. Bei der folgenden Spannungswelle geht sie in gleicher Weise auf die Kathode 8 über und so fort. Wenn die Kathode 1 gezündet hat, gelangt ferner je ein Impuls an die Klemmen 60 und 61 des Arbeitstaktzählers. Diese Impulse treten infolge der Phasenschieberschaltung 55 zu verschiedenen Zeiten auf. Der Zacken 146 zeigt den Spannungsimpuls, der an der Klemme 60, und der Zacken 147 den Spannungsimpuls, der an der Klemme 61 auftritt. Diese Spannungsimpulse übertragen etwa die Entladung von der Kathode 67 auf die Kathode 68. Nachdem die Kathode 68 gezündet hat, erzeugt die an ihrem Widerstand 94 auftretende Spannung einen Spannungsimpuls in der Sekundärspule des Transformators 96. Dieser Impuls hat eine beträchtliche Amplitude und ist von kurzer Dauer, wie dies aus der Zacke 148 (Fig. 3) ersichtlich ist. Er kann als »Rückstellimpuls« bezeichnet werden, da er ja die Rückstellung eines Zeitvorwählers 100, 128 auf Null bewirkt. Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß der Zeitvorwähler auf Null zurückgestellt wird, bevor die Entladung die Leitelektrode 17 verläßt. Infolgedessen wird die Entladung auf irgendeine Kathode der Zeitgeberröhre 12 gegeben, die vorher durch den speziellen Vorwählschalter ausgewählt wurde.
Bei der Schaltung nach Fig. 4 die im wesentlichen mit der nach den Fig. 1 und 1 a übereinstimmt, dient die gasgefüllte Röhre 350 und der Schalter 351 zur Ein- und Ausschaltung der Zeitsteuerung. Diese Ein-und Ausschaltung ist in ihrem Aufbau einfach und ergänzt die Arbeit der gittergesteuerten Röhre 308 in wünschenswerter Weise.
Das Zeitgeberimpulsschrittschaltwerk 212 und das Arbeitstaktschrittschaltwerk 262 entsprechen beide in bezug auf ihre Konstruktion und ihre Wirkungsweise den Schrittschaltwerken 12 und 62 der Fig. 1 und 1 a. Sie sind auch durch analoge Kopplungen miteinander verbunden, nämlich über einen Transformator 245 und eine Vakuumröhre 250, die die Impulse der Kathode 1 des Zeitgebers 212 auf den Arbeitstaktzähler 262 übertragen. Die Vorwählröhren 284, 293, 300 und 308 sowie die ihnen zugeordneten Vorwählschalter 326, 327, 328, 330 sind gleich denen, die in Fig. 1 dargestellt und beschrieben sind. Leitungen 283, 291, 292 und 306 verbinden die Gitter der Vorwählröhren mit den verschiedenen Transformatoren des Arbeitstaktzählers 262. Die Bezugszeichen der analogen Schaltmittel unterscheiden sich von denen der Fig. 1 bzw. 1 a lediglich durch Vorsetzen der Ziffer 2 bzw. 3.
Der einzige Unterschied zwischen der Schaltung nach Fig. 4 gegenüber der Schaltung nach den Fig. 1 und 1 a liegt in der Wirkungsweise der Ein- und Ausschaltung, die bei der Ausführungsform nach Fig. 4 dadurch erfolgt, daß man den Schalter 351 schließt oder öffnet. Ist die Zeitsteuerungsschaltung nach Fig. 4 in Tätigkeit und wird der Schalter 351 geschlossen, so arbeitet sie so lange fort, bis die Entladung von der Kathode 68 auf die Kathode 69 des Arbeitstaktzählers 262 übergegangen ist. Der Rückstellimpuls, der dann durch die Leitung 306 auf das Gitter 307 der Entladungsröhre 308 übertragen wird, macht dann momentan diese Entladungsröhre leitfähig. Wenn der Schalter 351 geschlossen ist, wird gleichzeitig die gasgefüllte Entladungsröhre 350 leitend. Diese Röhre 350 bleibt nun so lange leitend, bis der Schalter 351 geöffnet wird. Das Gittersteuer 352 dieser Röhre ist nur bis zum Augenblick der Zündung wirksam. Wenn die Röhre jedoch erst einmal gezündet hat, hört die Wirksamkeit des Steuergitters auf und der durch die Röhre fließende Strom kann nur durch Abschalten, nicht aber durch das Steuergitter unterbrochen werden: Solange die gasgefüllte Röhre 350 in leitendem Zustand ist, bleibt die Entladung bei der Kathode der Zeitgeberröhre, die am Vorwählschalter 330 eingestellt wurde, stehen. Wenn der Schalter 351 geöffnet wird, kommt der Zeitgeber wieder in Gang und beginnt mit einer vollständigen Zählung der Impulse der »Schweißpause«, bevor der Arbeitstakt »Einspannen« beginnt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltung zur Steuerung der zeitlichen Folge und der Dauer der Arbeitstakte eines sich periodisch wiederholenden Arbeitsprozesses mit einem von elektrischen Zeitgeberimpulsen zu betätigenden Schrittschalter, der nach Ablauf verschieden langer, vorwählbarer, den Arbeitstakten zugeordneter Zählschrittfolgen jeweils einen Steuerimpuls abgibt, mit einem von diesen Steuerimpulsen betätigten Schalter, der bei Übergang von einer Stellung in eine folgende einen neuen Arbeitstakt auslöst und einen Impuls an einen diesem neuen Arbeitstakt zugeordneten, von Hand einstellbaren Vorwähler gibt, der seinerseits den Schrittschalter in eine Stellung schaltet, von der aus er die vorgewählte, der gewünschten Dauer des Arbeitstakts entsprechende Zählschrittfolge bis zur Auslösung des folgenden, dem folgendenArbeitstakt zugeordnetenSteuerimpulses durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitataktschalter ein zyklisch laufender Schrittschalter (62; 262) ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittschalter als Zeitgeberimpuls- bzw. als Steuerimpulszähler Entladungsröhren mit mehreren den Zeitgeberimpulsen bzw. den Steuerimpulsen zugeordneten Kathoden (1... 10) aufweisen, zwischen denen Leitelektroden (16, 17) liegen, und daß die Zeitgeberimpulse diesen Leitelektroden zugeführt werden.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwähler gittergesteuerte Elektrodenröhren (84, 93, 100, 108) aufweisen, deren Anoden (135) über Wahlschalter (132) wahlweise mit einer der Kathoden (1... 10) einer Zeitgeberimpulszählerröhre (12) zu verbinden sind und deren Gitter (85, 92, 99, 107) mit je einer Kathode (66, 67, 68, 69) einer Steuerimpulszählerröhre (62) gekoppelt sind.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Kathoden der Zeitgeberimpulszählerröhren und der Steuerimpulszählerröhren je zwei Leitelektroden liegen und daß die Zeitgeberimpulse und die Steuerimpulse nacheinander erst der einen und dann der anderen Leitelektrode über eine Phasenverzögerungsschaltung (22, 55) zugeführt werden.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse von einer Kathode (1) der Zeitgeberimpulszählerröhre (12) abgegriffen und - gegebenenfalls über einen Impulstransformator (44, 45, 46) und eine Verstärkerstufe (50) - den Leitelektroden der Steuerimpulszählerröhre (62) zugeführt werden.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter der Vorwählerröhren mit den Kathoden der Steuerimpulszählerröhren über Impulstransformatoren (78; 88, 96, 104) gekoppelt sind.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dem letzten Arbeitstakt zugeordneten Kathode (69) der Steuerimpulszählerröhre eine Kathode (70) folgt, die mit der dem ersten Arbeitstakt zugeordneten Kathode (66) - gegebenenfalls über eine Verstärkerstufe (74) - derart gekoppelt ist, daß sie einen dem letzten Arbeitstakt folgenden Steuerimpuls auf die dem ersten Arbeitstakt zugeordnete Kathode überträgt. B.
Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Arbeitstakt zugeordnete Kathode (66) der Steuerimpulszählerröhre mittels eines Handschalters (75) von ihrer Kathodenzuleitung (15) abtrennbar ist.
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem letzten Arbeitstakt zugeordnete Kathode (69) an einem durch den Handschalter (33) überbrückten elektronischen Schalter (32) liegt, der bei Zuführung eines Impulses von der dem letzten Arbeitstakt zugeordneten Kathode dann, wenn der Handschalter geöffnet ist, die Zuführung der Zeitgeberimpulse zur Zeitgeberimpulszählerröhre unterbindet.
10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre (32) aufweist, deren Kathoden-Anoden-Kreis in der Zuführungsleitung (zwischen L1 und L2) für die Zeitgeberimpulse liegt, deren Gitter (38) und Kathode (35) normalerweise auf dem Kathodenpotential der Steuerimpulszählerröhre liegen und deren Kathode von der dem letzten Arbeitstakt zugeordneten Kathode, wenn dort ein Steuerimpuls auftritt - und der Handschalter (33) geöffnet ist -einen positiven Impuls erhält.
11. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (307) der dem letzten Arbeitstakt zugeordneten Vorwählerröhre (308) mit einem elektronischen Schalter (350) verbunden ist, der durch einen Handschalter (351) in Betrieb zu setzen ist und der bei Eintreffen eines Impulses an dem Gitter der genannten Vorwählerröhre die Kathode der Zeitgeberimpulszählerröhre, auf die der Vorwählen eingestellt ist, an ein derart negatives Potential legt, daß die folgenden Zeitgeberimpulse nicht weiter gezählt werden.
12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet; daß der elektronische Schalter eine Gasentladungaröhre (350) aufweist, deren Anode mit der Vorwählerröhre (308) verbunden ist, deren Gitter (352) mit dem Gitter (307) der Vorwählerröhre verbunden ist, deren Kathode mit der Kathode der Vorwählerröhre verbunden ist und in deren Anoden-Kathoden-Kreis der Handschalter (351) liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 555 470; Dr. Reinhard K r e t z m a n n, »Industrielle Elektronik«, Verlag Radio-Foto-Kinotechnik, Berlin-Borsigwalde, 1952, S. 108 bis 110; Electronics, März 1947, S. 120 bis 123.