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Vorrichtung zur zahlenmäßigen Bestimmung der Werkstück-Erzeugung elektrisch
angetriebener .Arbeitsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur zahlenmäßigen Bestimmung der Werkstück-Erzeugung elektrisch angetriebener Arbeitsmaschinen
durch Übertragen der bei ausgeführten Arbeitsvorgängen, wie Schnitten, Pressungen
od. dgl., erfolgenden Änderungen der Stromaufnahme der Arbeitsmaschine über ein
Meßkontaktrelais auf ein oder mehrere Zählwerke, wobei die Ansprechwerte des Meßkontaktrelais
veränderlich einstellbar sind. Vorrichtungen dieser Art sind bekannt und geeignet,
überall dort eingesetzt zu werden, wo die Stromaufnahme des die Arbeitsmaschine
antreibenden Elektromotors über einen verhältnismäßig großen Zeitraum zwischen zwei
Werten gleichbleibend schwankt.
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Schwankt die Stromaufnahme dieses Elektromotors in Abhängigkeit vom
Querschnitt, von der Festigkeit, vom Verformungswiderstand des Werkstückes bzw.
vom zeitlichen Verlauf der Schnittfolge usw., beispielsweise während einer gewissen
Zeitspanne zwischen 10 und 38 A und dann während einer weiteren Zeitspanne, beispielsweise
zwischen 10 und 70 A oder zwischen anderen Werten, dann müssen Vorrichtungen bekannter
Art jeweils neu eingestellt werden, was das Hinzuziehen einer Fachkraft bedingt
und zum Unterbrechen des Arbeitsablaufes führt. Die Stromaufnahme einer Arbeitsmaschine
schwankt in derartigen Grenzen dann, wenn beispielsweise durch Walzen gefertigte
Knüppel in Teilsiücke aufgeteilt werden müssen, die beispielsweise verschiedene
Querschnitte haben. Würden mit einer Arbeitsmaschine, der eine vorerwähnte Vorrichtung
zugeordnet ist, Werkstücke bearbeitet werden, die Anlaß zu einer erheblich höheren
oder erheblich niedrigeren Stromaufnahme der Arbeitsmaschine bedingen, als dies
der Einstellung des Ansprechwertes des Meßkontaktrelais entspricht, dann würde eine
Zählung der bearbeiteten, beispielsweise abgetrennten Werkstücke nicht mehr bewirkt
werden können.
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Diese bekannte Anordnung hat viele Nachteile, und zwar aus folgenden
Gründen: Das Relais ist nicht einstellbar, d. h. es muß, wenn die Stromaufnahme
schwankt, gegen ein anderes ausgetauscht werden, die Vorrichtung berücksichtigt
also schwankende Stromaufnahmen beim Anlaufen und beim Auslaufen der Maschine und
bei Beanspruchungsänderungen nicht.
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Da der aufgenommene Strom während des Betriebes der Maschine erheblichen
Schwankungen unterworfen und die Größe dieser .Schwankungen vorher nicht feststellbar
ist, muß in der Praxis meist erst durch mehrfaches Ersetzen eines Relais festgestellt
werden, welche Ansprechwerte das Relais für einen bestimmten Arbeitsablauf aufweisen
muß, ganz davon abgesehen, daß das Relais dann nicht anspricht, wenn die Stromaufnahme
höher oder niedriger ist als der Ansprechwert des Relais, d. h., es werden nicht
alle anfallenden Stücke gezählt, insbesondere die ersten und die letzten Einzelstücke
nicht. Weitere Schwierigkeiten treten auf, wenn wärend des Betriebes der Maschinen
beispielsweise Spannungsschwankungen im Netz, Schwankungen in der Festigkeit des
zu verarbeitenden Werkstoffs, Schwankungen des Querschnitts und andere Einflüsse
auftreten, weil sich dann die Stromaufnahme der Maschine ändert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung
so zu verbessern, daß nicht nur die Nachteile der bekannten Vorrichtung vermieden,
sondern auch das einwandfreie Arbeiten der Vorrichtung völlig unabhängig davon ist,
welche Stückzahlen verarbeitet werden, welchen Beanspruchungen die Arbeitsmaschine
während ihres Arbeitens unterworfen ist und ob Stromschwankungen im Netz auftreten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dafür zu sorgen, daß
im Stromkreis des bzw. der Zählwerke außer mindestens zwei parallelgeschalteten
Stromwandlern mit voneinander abweichenden Übersetzungsverhältnissen mindestens
ein einstellbares Zeitrelais und mindestens zwei durch das Meßkontaktrelais steuerbare
Schaltrelais vorgesehen sind, wobei das Meßkontaktrelais mindestens zwei verstell-und
festlegbare Kontaktmarken aufweist, deren erste über das eine Schaltrelais das Zählen
steuert und das Zeitrelais den von dieser Kontaktmarke zum ersten Schaltrelais führenden
Stromkreis kurzschließt und
nach Ablauf der vorgewählten Zeit wieder
öffnet, während die zweite Kontaktmarke, deren Stellung annähernd der maximalen
Stromaufnahme des ersten Wandlers entspricht, über das zweite Schaltrelais den ersten
Wandler ab- und den zweiten Wandler ohne Stromunterbrechung zuschaltet und das Rückschalten
auf den ersten Wandler durch von Hand oder kontaktbetätigtes Unterbrechen der Stromzufuhr
zur Vorrichtung oder zu einem ihrer Teile bewirkbar ist. Zweckmäßig ist es, dem
Meßkontaktrelais und den anderen Relais sowie dem Zählwerk bzw. den Zählwerken ein
Zeitrelais vorzuschalten, dessen einstellbare Wirkzeit größer ist als die Anlaufzeit
der Arbeitsmaschine, um zu vermeiden, daß einzelne Bauteile der Vorrichtung durch
den verhältnismäßig hohen Anlaufstrom gestört bzw. zerstört werden, wenngleich es
natürlich auch möglich ist, die Vorrichtung erst an den Stromkreis der Arbeitsmaschine
anzuschalten, wenn die Arbeitsmaschine angelaufen Ist.
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Damit das Rücklaufzählwerk und die Zählvorgänge vom Bedienenden ständig
beobachtet werden können, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung empfohlen,
das Rücklaufzählwerk und eine jeden einzelnen Zählschritt durch kurzes Aufleuchten
anzeigende Kontrolllampe an der Arbeitsmaschine anzubringen und die anderen Elemente
der Vorrichtung an bzw. in einem, dem die Maschine Bedienenden zugänglichen Schaltpult
od. dgl. anzuordnen, wobei dann, wenn mehreren Arbeitsmaschinen derartige Vorrichtungen
zugeordnet sind, alle Vorrichtungen bis auf die Rücklaufzähler und die Kontrollampen
einem einzigen Schaltpult od. dgl. zugeordnet sein sollten.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch
erläutert. Es zeigt F i g. 1 den Stromverlauf des elektrischen Antriebsmotors der
Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von der Arbeitsfolge, die die Arbeitsmaschine ausführt,
wie er durch ein schreibendes Amperemeter aufgezeichnet wird, F i g. 2 den Schaltplan
der Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 3 a eine Ansicht des Schaltschrankes
mit geöffneten Türen, in dem die Vorrichtungen für zwei Arbeitsmaschinen untergebracht
sind, F i g. 3 b einen Schnitt nach der Linie III-III der F i g. 3 a, bei geschlossenen
Türen, F i g. 4 die Anordnung eines Rücklaufzählers und einer Kontrollampe an der
Arbeitsmaschine.
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Der Strom 1 in Ampere ist in F i g. 1 in Abhängigkeit von der Zahl
der Arbeitsvorgänge aufgezeichnet. Nach Einschalten des die Arbeitsmaschine A antreibenden
Elektromotors stellt sich der Leerlaufstrom 1o ein. Beim Einschalten der Arbeitsmaschine,
um den ersten Arbeitsvorgang durchzuführen, erhöht sich die Stromaufnahme des Elektromotors
auf den Wert Il, sinkt nach Ausführen des Arbeitsvorganges ab auf den Wert IQ, steigt
und dann wieder auf den Wert 13, wenn der zweite Arbeitsvorgang erfolgt, fällt dann
wieder ab auf den Wert 1¢ und steigt beim dritten Arbeitsvorgang auf den Wert 13
usw., bis sich wenn sich die Arbeitsverhältnisse nicht ändern, ein Beharrungszustand
eingestellt hat. Wird beispielsweise nach dem fünften Arbeitsvorgang die Arbeit
unterbrochen, so sinkt die Stromaufnahme wieder auf den Leerlaufstrom I.. Beim Durchführen
eines weiteren Arbeitsvorganges ändert sich dann die Stromaufnahme entweder, wie
in F i g. 1 dargestellt, oder je nach der durchzuführenden Art der Arbeit in anderer
Weise.
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Die Leitung 1 der beiden Leitungen 1 und 2, die an den die Arbeitsmaschine
antreibenden Elektromotor angeschlossen sind, beeinflußt zwei Wandler 3 und 4, die
ein unterschiedliches übersetzungsverhältnis haben, beispielwseise hat der Wandler
3 ein Übersetzungsverhältnis von 40: 5 A und der Wandler 4 ein Übersetzungsverhältnis
von 75: 5 A. Die Wandlerleitungen 5 und 6 des Wandlers 3 sind angeschlossen
an Kontakte 7 und 8 eines Schützes 9. Der Kontakt 8 ist mit einem Kontakt 10 über
eine Brücke 11 verbunden, der Kontakt 7 ist über eine Leitung 12 mit dem Kontakt
13 des Meßkontaktrelais 14 verbunden. Ein in gleicher Höhe wie der Kontakt 8 liegender
Kontakt 15 steht über eine Leitung 16 mit dem anderen Kontakt 17 des Meßkontaktrelais
14 in Verbindung. Unterhalb der Kontakte 8 und 15 sind Kontakte 18 und 19 vorgesehen,
von denen der Kontakt 18 über eine Leitung 20 an einen Kontakt 21 eines Schaltrelais
22 angeschlossen ist. Der Kontakt 19 steht über eine Leitung 23 mit dem Kontakt
24 eines Schaltrelais 25 in Verbindung. Das Schaltrelais 22 ist über einen Kontakt
26 und eine Leitung 27 mit der Spule eines Schützes 28 und mit einem Kontakt 29
verbunden. Ein Kontakt 30 steht über eine Brücke 31 mit einem Kontakt 32 und über
die Leitung 33 mit der Leitung 23 in Verbindung. Die Leitung 34 des Wandlers 4 ist
angeschlossen an die Leitung 12 und an einen Kontakt 35 des Schützes 28. Der diesem
Kontakt 35 gegenüberliegende Kontakt 36 ist über eine Brücke 37 mit einem Kontakt
38 verbunden, der über die Leitung 39 mit dem Wandler 4 in Verbindung steht. Der
dem Kontakt 38 gegenüberliegende Kontakt 40 ist über eine Leitung 41 an die Leitung
16 angeschlossen. Der dem Kontakt 32 gegenüberliegende Kontakt 42 ist über die Leitung
43 an die Spule des Schützes 9 angeschlossen, die über eine Leitung 44 und eine
Leitung 45 an die Leitung 2 angeschlossen ist.
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Der Kontakt 46 des Schaltrelais 25 führt über eine Leitung 47 zur
Anschlußklemme 48 eines Transformators 49, der über die Leitung 50 mit der Leitung
2 verbunden ist. Der Kontakt 46 des Schaltrelais 25 ist außerdem über die Leitung
51 an einen Zähler 52 angeschlossen, der, auf eine gewünschte Zahl eingestellt,
rückwärts zählt (Rücklaufzähler). Die Rückleitung 53 des Zählers 52 ist an die Leitung
50 angeschlossen. An den Trafo 49 ist über die Leitungen 54 und 55 ein Gerätekasten
56 angeschlossen, der ein Schreibgerät 57 und ein Zählwerk 58 enthält. Eine Kontrollampe
59 ist an die Leitungen 54 und 55 angeschlossen. Einerseits an die Leitung 47 und
andererseits an eine Leitung 60, die mit der Leitung 2 verbunden ist, ist ein Zeitrelais
61 angeschlossen, dessen Kontakt 62 an der Leitung 16 liegt. Der andere Kontakt
63 ist an die Leitung 12 angeschlossen. Ein zweites Zeitrelais 64 liegt über der
Leitung 65 unter Zwischenschaltung einer Sicherung 66 an der Leitung 1. Andererseits
ist die Spule des Zeitrelais 64 über die Leitung 60 an die Leitung 2 angeschlossen.
Die Schaltrelais 22 und 25 sind in einem Verstärker 67 angeordnet, der über die
Leitungen 68 und 69 gespeist wird. Der Verstärker 67 steht über eine Leitung 70
mit dem Meßkontaktrelais 14 in Verbindung.
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Das Schaltschema der F i g. 2 zeigt die einzelnen Bauelemente der
Vorrichtung im Ruhezustand des
die Arbeitsmaschine antreibenden
Elektromotors. Wird der Elektromotor eingeschaltet, denn erhält das Zeitrelais 64
Spannung über 1-66-65-64-62-60-2. Dieses Zeitrelais ist beispielwseise so eingestellt,
daß es 25 Sekunden nach Anlegen einer Spannung die Verbindung zwischen den Leitungen
65 und 23 herstellt. Ist der Kontakt des Zeitrelais 64 geschlossen, dann fließt
Strom über 1-66-65-23-33-31-32-42-43-9-44-45-2. Relais 9 zieht an, der Wandler 3
ist über 8 bis 15 an Kontakt 17 des Meßkontaktrelais 14 gelegt. Demer_tsprechend
zeigt der Zeiger 71 des Meßkontaktrelais 14 den Leerlaufstrom 1, an, d. h.
der Zeiger spielt sich auf die Marke L der Skala 72 ein.
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Wird nun die Arbeitsmaschine angekuppelt, um beispielsweise einen
Knüppel zu zerschneiden, so steigt die Stromaufnahme an und der Zeiger 71 überschreitet
die erste Kontaktmarke 73, wodurch das Schaltrelais 25 geschlossen wird. Dadurch
wird der Zählwerksmagnet 52 erregt über 1-66-65-24-25-47-51-53-50-2. Parallel dazu
wird Registriergerät 56 und Zählwerk 58 über Trafo 49 erregt. Da nun dabei auch
das Zeitrelais 61 nach Überschreiten des Zeigers 71 über die Marke 73 Spannung erhält,
schließt dieses sofort und öffnet sich nach einer einstellbaren Zeit, beispielsweise
nach 1/z bis 1 Sekunde wieder. Diese einstellbare Zeit des Zeitrelais 61 ist so
zu bemessen, daß sich das Zeitrelais öffnet, bevor der nächste Arbeitsgang durchgeführt
wird. Schwierigkeiten bestehen deswegen nicht, weil ja die Arbeitsmaschine mit einer
ganz bestimmten Taktfolge arbeitet. Dadurch, daß das Zeitrelais 61 kurzzeitig geschlossen
wird, erhält das Meßkontaktrelais 14 keinen Strom mehr und der Zeiger 71 fällt schnell
ab. Dadurch haben die Spulen der Zählwerke 52, 57 und 58, des Meßkontaktrelais 14
und des Relais 25 Zeit, sich zu erregen. Dadurch wird sichergestellt, daß auch dann
einwandfrei gezählt wird, wenn die Arbeitsmaschine nicht kontinuierlich, d. h. im
Takt, arbeitet.
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Würde die Stromaufnahme des Antriebsmotors nur zwischen zwei Werten,
beispielsweise zwischen 10 und 40 A schwanken, dann könnte der Wandler 3 mit der
Kontaktmarke 73 verbunden sein, der Wandler 4 wäre nicht erforderlich. Da nun aber
der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, auch dann einwandfrei zu zählen, wenn
die Stromaufnahme des die Arbeitsmaschine antreibenden Elektromotors beispielsweise
in Abhängigkeit vom Querschnitt des Werkstückes stark schwankt, muß außer dem Wandler
3 auch noch ein Wandler 4 und eine weitere Kontaktmarke 74 am Meßkontaktrelais 14
vorgesehen sein. überschreitet der Zeiger 71 die Kontaktmarke 74, dann wird das
Schaltrelais 22 geschlossen, wodurch das Schütz 9 abfällt und über die Kontakte
7 bis 10 und Leitung 11 der Wandler 3 kurzgeschlossen wird. Gleichzeitig wird über
das Schütz 28 der Wandler 4 an das Meßkontaktrelais 14 über 34-12-17-16-41-40-38-37-39
angelegt. Dadurch ist die automatische Meßbereichumschaltung vollzogen. In diesem
Fall werden die Zählwerke nur durch die Kontaktmarke 73 betätigt.
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Muß, weil bei einem anderen späteren Arbeitsvorgang die Stromaufnahme
sinkt, wieder auf den Wandler 3 umgeschaltet werden, so kann man dies durch Unterbrechen
der Stromzufuhr zur Vorrichtung oder zu einem ihrer Teile bewirken.
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Selbstverständlich kann dann, wenn bei einem Arbeitsvorgang damit
zu rechnen ist, daß die Stromaufnahme über beispielsweise 75 A ansteigt, noch ein
weiterer Wandler vorgesehen werden. In einem solchen Fall ist dann der zweiten Kontaktmarke
beispielsweise ein Schrittschaltwerk zuzuordnen, das beirr. zweiten Überschreiten
des Zeigers 71 über die zweite Kontaktmarke 74 das Schütz 28 und damit den Wandler
4 abschaltet und den dritten Wandler über ein drittes Schütz an das Meßkontaktrelais
14 anlegt.
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Während die Kontaktmarke 74 an sich nicht einstellbar zu sein braucht,
muß die Kontaktmarke 73 einstellbar sein, damit die Vorrichtung den verschiedenen
Betriebsbedingungen angepaßt werden kann, denn der Zeiger 71 muß bei jedem Arbeitsvorgang
über die Kontaktmarke 73 im Uhrzeigersinn hinweg, aber auch wieder entgegen dem
Uhrzeigersinn über die Kontaktmarke zurückgeführt werden, weil der Strom beim kontinuierlichen
Arbeiten der Arbeitsmaschine nicht unbedingt auf den der Leerlaufstromstärke entsprechenden
Wert I, abfällt, sondern beispielsweise nur den unteren Wert 14 (F i g. 1) erreicht.
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Alle in einem Betrieb zur zahlenmäßigen Bestimmung der Werkstück-Erzeugung
elektrisch angetriebener Arbeitsmaschinen eingesetzten Vorrichtungen werden im wesentlichen
zweckmäßigerweise in einem pultartigen Schrank untergebracht (F i g. 3). Die Geräte,
die der Bedienungsmann benötigt, sind sichtbar und zugänglich angeordnet, während
die Geräte, die für den Bedienungsmann ohne Bedeutung sind, im Schrankteil des Pultes,
der nach außen durch Türen oder Rolladen verschlossen ist, angeordnet sind. An jeder
Arbeitsmaschine befinden sich nur eine Kontrollampe und ein Rücklaufzähler. Im Pult
kann der Bedienungsmann seine Arbeitspapiere und die Schreibscheiben für das Zählwerk
57 aufbewahren.
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Die Beschreibung eines vollständigen Arbeitsvorganges erläutert die
Zweckmäßigkeit der Anordnung: Der Bedienungsmann öffnet mit Hilfe eines Schlüssels
die verglaste Tür des Gerätekastens 56 und legt eine unbenutzte Schreibscheibe ein.
Außerdem stellt er das Vorlaufzählwerk 58 auf Null und gleichzeitig das an der Arbeitsmaschine
(F i g. 4) befindliche Rücklaufzählwerk 52 auf die Soll-Werkstück-Erzeugungsmenge
ein. Dann schließt er die Tür des Gerätekastens 56.
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Nach Einschalten der Arbeitsmaschine erkennt der Bedienungsmann am
Ausschlag des Zeigers 71 bis zur Leerlaufmarke L, daß die Zähleinrichtung betriebsbereit
ist. Dann stellt der Bedienungsmann die Kontaktmarke 73 auf einen Wert ein, der
erfahrungsgemäß dem Querschnitt, der Festigkeit, dem Verformungswiderstand des Werkstückes
usw. dem zeitlichen Verlauf der Schnittfolge entspricht.
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Nunmehr wird der Arbeitsvorgang durchgeführt. Dabei leuchtet die Kontrollampe
59 bei jedem Arbeitshub - nicht also bei einem Leerhub - kurz auf. Da sich diese
Kontrollampe im Gesichtsfeld des Bedienungsmannes befindet, kann er die Zählvorrichtung
während des Arbeitsvorganges ohne Schwierigkeiten nebenher mit beobachten. Blinkt
beispielsweise die Kontrollampe 59 bei einem Arbeitshub nicht auf, oder brennt die
Kontrollampe ständig, so ist die Zählvorrichtung nicht in Ordnung und der Bedienende
kann dafür sorgen, daß dies behoben wird, so daß Fehlzählungen auf diese Weise mit
Sicherheit vermieden werden.
An dem Rücklaufzähler 52 kann
der Bedienungsmann jederzeit erkennen, wieviel Werkstücke er noch zu erzeugen hat,
während er an dem Vorlaufzähler ablesen kann, wieviel Werkstücke er bereits erzeugt
hat. Dadurch fallen Berechnungen irgendwelcher Art und damit Fehler weg. Darüber
hinaus kann jederzeit durch Zusammenzählen der beiden Zählerangaben festgestellt
werden, ob die Zählung korrekt erfolgt bzw. erfolgt ist. Am Ende der Werkstück-Erzeugung
muß dann der Zähler 52 auf Null und der Zähler 58 auf der Soll-Werkstück-Erzeugungsmenge
stehen.
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Der Bedienungsmann öffnet nun wiederum die verglaste Tür des Gerätekastens
56, entnimmt ihm die Schreibscheibe des schreibenden Zählers 57 und legt eine neue
Scheibe ein. Er überträgt die Angabe des Zäfilwerkes 58 und die seitens des
Betriebes und der Verwaltung geforderten Angaben auf die Schreibscheibe seines Zähers
57. Danach stellt er das Zählwerk 58 auf Null. Nun kann die Durchführung
eines neuen Auftrags beginnen.