DE2515582C2 - Richtungsabhängiger Näherungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen richtungsabhängigen Näherungsschalter mit zwei in der Bewegungsrichtung des Auslösekörpers hintereinander angeordneten Fühlern.

Aus der DE-AS 11 45 258 ist ein kontaktloser Annäherungsschalter mit nachgescha'iletem Sicherheits-Annär Jo herungsschalter bekannt, bei dem der beispielsweise zur Steuerung eine- Werkzeugmaschine dienende Annäherungsschalter und der im Falle eines Versagens dieses Annäherungsschalters diesem nachgeschaltete und beispielsweise die Werkzeugmaschine stillsetzende Sicherheits-Annäherungsschalter in demselben Gehäuse untergebracht sind. Zur Steuerung von Arbeitsmaschinen mit hin- und hergehender Arbeitsweise ist jeder Arbeitsrichtung jeweils eine aus einem Annäherungsschalter und einem nachgeschalteten Sicherheitsschalter bestehende -to Schaltstrecke zugeordnet und beide Schaltstrecken in demselben Gehäuse angeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Näherungsschalter zu schaffen, welcher nur dann anspricht, wenn sich der Auslösekörper dem Näherungsschalter aus einer vorgegebenen Richtung nähert. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Zur Erläuterung wird im folgenden auf ein in den Zeichnungen wiedergegebenes Ausführungsbeispiel Bezug genommen, dabei zeigt

Fig. I schematisch die konstruktive Anordnung der beiden räumlich nebeneinander bzw. hintereinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Fühler samt der elektrischen Schaltungsanordnung des Näherungsschalters,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise und

Fig. 3 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform.

FIg, 1 zeigt die im Abstand nebeneinander angeordneten Fühlerspulen 1 und 2, welche an die elektrische Schaltungsanordnung 3 des Näherungsschalters angeschlossen und zusammen mit dieser von einem gemeinsamen Gehäuse 4 umgeben sind. Ein Kabel 5 verbindet ^b5 den Näherungsschalter mit den zu schaltenden Stromkreisen. Der Näherungsschalter liefert ein Schaltsignal, sobald sich der Auslösekörper 6 In vorgegeoener Richtung den beiden Fühlerspulen 1 und 2 nähert. Der Auslösekörper kann ein elektrisch leitender, ein magnetischer oder magnetisierbarer Körper sein. Anstelle von Fühlerspulen können auch andere magnetfeldempfindliche Fühlelemente wie Hall-Elemente oder statt dessen auch kapazitive Fühlelemente oder optische Fühler eingesetzt werden.

Bei der nachfolgenden Erläuterung von Fig. 2 wird zunächst davon ausgegangen, daß sich der Auslösekörper 6, wie in Fig. 1 durch den Pfeil angedeutet, zunächst der Fühlerspule 1 und dann der Fühlerspule 2 nähert. Liefert der Fühler I mit der Spule 1 ein Ausgangssignal »1« und der Fühler II mit der Spule 2 ein Ausgangssignal »0«, so gibt die Verknüpfungsschaltung III ein Ausgangssignal »1« ab. Nähert sich hingegen der Auslösekörper 6 von der Gegenrichtung her dem Näherungsschalter und liefert somit der Fühler I das Ausgangssignal »0« und der Fühler H das Ausgangssignal »1«, so erscheint am Ausgang der Verknüpfungsschaltung IH das Au_-.gangssignal »0«. Haben beide Fühler jeweils das Ausgangssignal »1« abgegeben, so behält die Verknüpfungsschaltung III ihren vorheriger! Schaltzustand bei. Eine solche Verknüpfungsschaltung IH kann, wie später noch anhand von Fig. 3 erläutert wird, durch einen RS-Flip-Flop schaltungstechnisch dargestellt sein. Nähen sich ein Auslösekörper 6 dem Näherungsschalter, so ist kaum anzunehmen, daß beide Fühler I und II gleichzeitig das Ausgangssignal »t-x liefern. Dieser Fall könnte nur eintreten, wenn sich der Auslösekörper senkrecht zur Zeichenebene in der Normalebene zwischen den beiden Fühlerspulen 1 und 2 bewegt. Wird hingegen der Näherungsfühler an einer Werkzeugmaschine oder in beliebiger anderer Weise in der Bewegungsbahn des Auslösekörpers derart angeordnet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so nähen er sich zwangsläufig zunächst der einen und dann der anderen Fühlerspule. Dies führt dazu, daß erst die eine und dann die andere Fühlerspule ein Signal »1« an die Verknüpfungsschaltung III abgibt. Ferner ist eine Gatterschaltung IV mit ihren drei Eingängen an die beiden Fühler I und II sowie an -ten Ausgang der Verknüpfungsschaltung II angeschlossen und Hefen ein Ausgangssignal »I« nur dann, wenn alle drei Eingangssignale den Wert »1« haben. Das Ausgangssignal der Gatterschaltung IV gelangt zu einem Verstärker 5, welcher das Schaltsignal für einen äußeren Stromkreis liefert. Nähert sich, wie in Fig. 1 dargestellt, der Auslösekörper 6 in Pfeilrichtung zunächst dem Fühler I, so gibt dieser ein Signal »1« an die Verknüpfungsschaltung III ab, welche als Richtungsdlskrimlnator wirksam ist. Bewegt sich der Auslösekörper In Pfeilrichtung weiter, so liefert auch der Fühler II ein Signal »1«, mit dem Ergebnis, daß nunmehr alle drei Elngangsleilungen des Gatters IV das Signal »1« erhalten und folglich ein Signal »1« zum Verstärker V gelangt.

Bewegt sich der Auslösekörper 6 weiter, so verschwindet das Ausgangssignal »1« des Fühlers I und wird zu »0«, so daß nunmehr auch das Gatter IV das Ausgangssignal »0« abgibt. Zu dieser Zeit erhält der Richtungsdiskriminator III ein Signal »1« vom Fühler II und ein Signal »0« vom Fühler I, so daß er ebenfalls ein Ausgangssignal »0« liefert. Falls der Auslösekörper 6, nachdem er In Pfeilrichtung an den beiden Fühlern I und 2 vorbeigelaufen 1st, seine Bewegungsrichtung umkehrt und erneut eine Position einnimmt, In welcher beide Fühler I und II das Signal »1« abgeben, entsteht trotzdem kein Ausgangssignal am Gatter IV, weil der Ausgang des Rlchtungsdlskrimlnators zuvor auf »0« gesetzt worden 1st. Bei Annäherung des Auslösekörpers 6 an den Nähe-

rungsschaiter aus entgegengesetzter Richtung entsteht somit kein Schaltsignal, und zwar unabhängig davon, ob es sich dabei um eine erstmalige Annäherung oder um die Rückwärtsbewegung in eine vorherige Ausgangsposition handelt. Einen Überblick über die jeweils entstehenden Ausgangssignale an den Fühlern I und II, dem Richtungsdiskriminator III und dem Gatter IV gibt die nachfolgende Tabelle:

II

III

IV

i	0
0	0
Halten
1	1

I 0

0 1

1 1
1 1

In der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 dient eine Zenerdiode Dl als Spannungsbegrenzer, während ein Widerstand R 6 von einigen zehn Ohm als strombegrenzender Schutzwiderstand für die Zenerdiode Dl arbeitet. Eine Dicde D4 schützt die Schaltungsanordnung gegen -·> Zerstörung bei irrtümlichem Anschluß an ene Spannungsquelle entgegengesetzter Polarität. Die Schaltungsanordnung arbeitet normalerweise mit einer Betriebsspannung, die niedriger liegt als die Zenerspannung der Zenerdiode DX. Eine Konstant-Spannungsschaltung, -5 bestehend aus einem Widerstand /Jl, einer Zenerdiode Dl und einem Transistor TrI erzeugt eine Versorgungsspannung, welche um den Betrag der Basis-Emitterspannung des Transistors TrI niedriger ist als die Zenerspannung der Zenerdiode Dl. Diese Versorgungsspannung Jo steht am Emitter des Transistors TrI. Ein Ableitungskondensator Cl für die Wechselstromkomponente dient gleichzeitig zur Kurzzeitversorgung der Schaltungsanordnung mit elektrischer Energie, falls die Polarität der Spannungsquelle infolge einer Stoßwelle kurzzeitig umgekehrt wird.

Der Übersichtlichkeit wegen sind von den Fühlern 1 und II in Fig. 3 nur die Ausgangskreise mit den Widersländen R 2 bis R 5 und den Transistoren TrI und 7>3 im einzelnen dargestellt. Die Transistoren TrI und 7>3 sind leitend, wenn der betreffende Fühler das Ausgangssignal »1« Hefen, d. h. ein Strom durch die zugehörige Last fließt. Der Richtungsdiskriminator III ist ein RS-F'ip-Flop, bestehend aus zwei NAND-Gattern. Liefert der Fühler I das Ausgangssignal »1« und der Fühler II das Ausgangssignal »0«, so wird der Richtungsdiskriminator III auf »I« gesetzt, und selbst wenn später der FüWer Il ebenfalls das Ausgangssignal »I« abgibt, so bleibt am Ausgang des Richtungsdiskriminators III das Ausgangssignal »1« erhalten. Diese Schaltungsanordnung erfüllt also alle zuvor erwähnten Bedingungen. Die Gattersehaltung IV besteht aus einem NAND-Gatter mit drei Eingängen. Die Ausgangsschaltung V arbeitet derart, daß sie beim Eintreffen eines Ausgangssignais von der Gatterschaltung !V über einen Pegelanpassungsschaltkreis einen Leistungstransistor TrS ansteuert, welcher eine externe Last, beispielsweise ein Relai· zum Ansprechen bringt. Der genannte PegeianpassungssiiOTikreis besteht aus einem mit der Basis an Masse liegenden Transistor TrA und einem Widerstand Rl. Die Ausgangsschaltung V enthält ferner eine Zenerdiode £>3 zum Schutz des Transistors TrS. Die Zenerspannung dieser Zenerdiode ist größer als die Spannung der Stromquelle aber niedriger als die Spannung zwischen Kollektor und Emitter des Transistors TrS.

Ein solcher Näherungsschalter gibt somit nur dann ein Ausgangssignal ab, wenn sich der Auslösekörper in einer vorgegebenen Richtung dem Näherungsschalter nähert. Er hat den Vorteil, daß die als Richtungsdiskriminator wirksamen Schaltelemente in Form logischer Bausteine platz- und energiesparend realisiert sind und folglich eine gedrängte Bauweise des Näherungsschalters ermöglicht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Richtungsabhängiger Näherungsschalter mit zwei in der Bewegungsrichtung des Auslösekörpers hintereinander angeordneten Fühlern, dadurch gekennzeichnet, daß ein bistabiles elektronisches Speicherelement (III) an die Ausgänge beider Fühler (I, II) angeschlossen ist und nur dann ein Ausgangssignal liefert, wenn der eine (z. B. I) der beiden Fühler ein Ausgangssignal liefert, und daß eine Logikschaltung (IV) an die Ausginge beider Fühler (I, II) sowie einen Ausgang des Speicherelements (III) angeschlossen ist und ein Ausgangssignal abgibt, wenn anschließend der andere Fühler (z- B. II) ein Ausgangssignal ■? liefert.

2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (IH) durch ein RS-Flip-Ftop und die Logikschaltung (IV) durch ein Koinzidenzgatter mit drei Eingängen gebildet ist.