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Pressens icherheitsrelais Die Erfindung betrifft ein Pressensicherheitsrelais
mit zwangsgeführten Schaltern für eine Steuerung an einer kraftbetriebenen Presse,
das bei Versagen eines Bauteils eine gefährliche Schliessbewegung, die zu einer
Handverletzung der Bedienungsperson führen kann, verhindert.
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An Steuerungen für Exzenter-, Spindelpressen, hydraulische Pressen
und ähnlichen Werkzeugmaschinen werden zur Unfallverhütung eine Anzahl Sicherheitsvorkehrungen
gestellt, da der grösste Teil der registrierten Unfälle auf eine durch Versagen
mechanischer, elektrischer oder pneumatischer Steuerungsbauteile hervorgerufene
Störung in der Maschinensteuerung zurückzuführen ist.
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Aufgrund derartiger Störungen kommt es bei einer Pressensteuerung
immer
wieder zur unerwarteten Werkzeugschliessung der auf Einzelhub eingestellten Maschine,
obwohl eine sogenannte Zweihandschaltung vorgesehen ist.
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Diese Erkenntnis wurde zum Anlass genommen, einschlägige Bestimmungen
bezüglich der Steuerungen für Pressen und ähnlich arbeitende Maschinen zu erlassen.
Hierzu gehört, dass die für die Steuerung verwendeten Bauteile so auszuwählen sind,
dass sie den zu erwartenden Betriebsbedingungen, wie Schaltvermögen, Schalthäufigkeit,
mechanische Beanspruchung und derllei genügen.
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Ausserdem ist die Steuerung derart auszulegen, dass beim Versagen
eines Bauteils sich die Schliessbewegung nicht auslöst und dass zwangsläufig wirkende
Einrichtungen so beschaffen sind, dass ein Durchlauf der Presse unmöglich ist.
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Zu den Sicherheitsregeln für die elektrische Ausrüstung einer Presse
gehört, wie vor erwähnt, die sogenannte Zweihandschaltung, die beim Loslassen rauch
nur eines Schaltorganes die Schliessbewegung des Werkzeuges sofort unterbricht.
Gleichzeitig muss sie so beschaffen sein, dass der Steuerungsbefehl nur dann der
Werkzeugmaschine erteilt wird, wenn beide Schaltorgane innerhalb eines Zeitabstandes
von o,5 sec betätigt werden. Um den Zwang der gleichzeitigen Betätigung innerhalb
der genannten Zeit durchzusetzen, hat man in den bekanntgewordenen Schaltungsanordnungen
ein Zeitrelais vorgesehen, das bei Nichtbeachtung der Zeitspanne von o,5 sec die
Wirkung der Zweihandschaltung verhindert.
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Von: den allgemeinen Anforderungen an Steuerungen für Pressen sind
aber auch diejenigen hervorzuheben, die die Selbstüberwachung der Steuerungsbauteile
betreffen. Ein Versagen nur eines Steuerungsbauteiles muss ebenfalls den sofortigen
Stillstand der Presse be.
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wirken oder das Schliessen des Werkzeuges verhindern. Die Selbstüberwachung
der Bauteile der Pressensteuerung ist bekannt; sie wird u.a. mit 6 Hilfsschützen
mit ihren Verriegelungsschaltrn und einem Zeitrelais durchgeführt. Die Steuerung
mittels der Schützen und der damit verbundenen Verdrahtungsarbeit ist äusserst umfangreichp
beansprucht einen grossen Einbauraum und ist daher sehr teuer. Bekannt sind auch
sogenannte Pressenrelais, die in Verbindung einer Zweihandschaltung arbeiten, doch
haben diese den Nachteil, dass beim Verschweissen der Schalter die Sicherheit und
somit die Selbstüberwachung, die an eine Pressen-Steuerung zu stellen sind, nicht
gegeben sind.
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Der Erf-indung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einheit der
eingangs genannten Gattung mit entsprechender Sicherheit für die Schalter zu schaffen,
mit der es möglich ist, die grosse Anzahl der Schützen und die damit verbundene
Verdrahtungsarbeit zu reduzieren, wodurch ausserdem der Einbauraum so klein wie
möglich gehalten werden kann.
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Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass anstelle der
Schützen ein Pressensicherheitsrelais mit zwei parallel geschalteten, auf einer
Leiterplatte untergebrachten steckbaren Klappankerrelais mit je vier zwangsgeführten
Schaltern und einem Verzögerungsglied tritt, das durch eine Zweihandschaltung angesteuert,
die Schliessbewegung des Werkzeuges der Presse einleitet.
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Die Zwangsfiihrung der Schalter ist derart ausgeführt, dass die lnrege,
die die Schaltfedem zurückzulegen haben, von vornherein festgelegt sind, so dass
die Schalter mit ihren Kontaktnieten eine exakt reproduzierte Schaltstellung einnehmen.
Eine reproduzierte Schaltstellung wird mittels eines aus Isolierstoff bestehenden
Anschlagkammes und einem aus gleichem Material bestehenden Betätigungskamm erreicht.
Während der Anschlagkamm mit seinen Stegen, der zwischen dem Relaisjoch und der
Schalterabschlussplatte fest angeordnet ist, die freien Enden der Schaltfedern abstützt,
bewirkt der Betätigungskamm, der mit dem am Relais joch gehaltenen Klappanker gelenkig
in Verbindung steht und mit seinen Schlitzen die Schaltfedern unterhalb der Kontaktnieten
umfasst, dass bei Erregung der Spule die Schalter von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung
gebracht werden.
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Die für die Sicherheit des erfindungsgemässen Gegenstandes notwendigen
Vorkehrungen werden anhand der beigefügten Zeichnung verdeutlicht.
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Fig. 1 zeigt ein Schaltschema des Pressensicherheitsrelais.
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Fig. 2 zeigt einen nicht maßstab ge rechten Anschlagkamm für die Schalter
der im Pressensicherheitsrelais eingesetzten Kammrelais.
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Fig. 3 zeigt einen nicht maßstabgerechten Betätigungskamm
für
die Schalter der im Pressensicherheitsrelais eingesetzten Kammrelais.
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Fig. 4 zeigt ein Kammrelais mit zwei Schliessern und zwei Öffnern.
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Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Schalteranordnung der Kammrelais.
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Fig. 6 zeigt ein Schaltfederschema der Schalter des Kammrelais in
Ruhelage.
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Fig. 6a zeigt die Lage der Schalt federn mit den Kontaktnieten in
Ruhelage Draufsicht mit Anschlagkamm.
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Fig. 7 zeigt ein Schaltfederschema der Schalter des Kammrelais in
Arbeitslage.
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Fig. 7a zeigt die Lage der Schalt federn mit den Kontaktnieten in
Arbeitslage - Draufsicht mit Anschlagkamm.
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Das in Fig. 1 dargestellte Schaltschema zeigt den Zusammenhang der
im Pressensicherheitsrelais 1 verwendeten Bauteile mit den folgenden Bezeichnungen:
Widerstände R1, R2 = Schutzbeschaltung gegen Spannungsspitzen aus dem Netz, Gleichrichter
Gll, Widerstände R3, R4, R5, R6 bilden mit dem Kondensator cl den elektronischen
Verzögerungsteil, Kammrelais Rel mit seinen Schaltern Rell, Re12, Re13, Re14, Kammrelais
Re2 mit seinen Schaltern Re21, Re22, Re23, Re24, Diode D1 = Schutzbesthaltung für
die Kammrelais, Zweihandschaltung
2 - mit den Tastern I und II
und den Schaltern 2a, 2b, 2c, 2d - liegt ausserhalb des dargestellten Pressensicherheitsrelais
1 und dient lediglich zum besseren Verständnis der Funktionsbeschreibung.
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Nach Inbetriebnahme der Presse liegt das Pressensicherheitsrelais
1 über den Eingang R und Mp ständig an Spannung. Der Kondensator c1 wird über den
Strompfad 3 und 7, in denen die Öffner Re12, Re22, 2a und 2c liegen, auf eine Spannung,
die oberhalb der Anzugsspannung der Kammrelais Rel und Re2 liegt, gebracht. Die
Höhe der Spannung wird durch den Spannungsteiler, der sich aus den Widerständen
R1 und R3 zusammensetzt, bestimmt. Die Werkzeugschliessung der Presse erfolgt durch
ein gleichzeitiges Betätigen der Taster I und II der Zweihandschaltung 2 innerhalb
der vorgeschriebenen Zeit von 0,5 sec. Die Schalter 2a, 2c öffnen, und die Schalter
2b und 2d schliessen. Durch das Schliessen der Schalter 2b, 2d wird der Strompfad
6 geschlossen, und die Aufladespannung des Kondensators cl bringt die Kammrelais
Rel und Re2 zum Anzug, deren Schalter Rell, Re12, Re13, Rel4 sowie Re21, Re22, Re23,
Re24 werden von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung gebracht. Mit der Arbeitsstellung
der vorgenannten Schalter der Kammrelais Rel und Re2 wird über die Strompfade 3,
4, 5, 6 ein Haltekreis für die Kammrelais aufgebaut. Die Spannung des Kondensators
cl sinkt aufgrund des sich ändernden Innenwiderstandes auf einen Wert, der unterhalb
der Anzugsspannung der Kammrelais Rel und Re2 liegt. Der Strompfad 7 ist unterbrochen.
Wird in dieser Schaltstellung einer der Taster I oder II der Zweihandschaltung frei,
und sei es nur kurzzeitig, so fallen die beiden Kammrelais Rel und Re2 unverzögert
ab.
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Ein erneutes Anziehen der Relais wird jedoch erst dann möglich sein,
wenn auch der zweite Taster I oder II frei wird. Durch dieses Freiwerden der beiden
Taster I und II der Zweihandschaltung 2 wird nämlich erreicht, dass der Kondensator
cl aufgeladen wird, und zwar bis zun Erreichen der Anzugsspannung der Kammrelais
Rel und Re2.
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Für den Fall, dass die Taster I und II der Zweihandschaltung 2 ungleichmässig,
d. h. ausserhalb einer Zeit von o 5 5 sec betätigt werden, wird der Strompfad 7
zum Kondensator cl durch den Schalter 2a oder 2c unterbrochen, so dass sich der
Kondensator cl über die Widerstände R4, R5, R6 entlädt. Die Widerstände R4, R5,
R6 sind so bemessen, dass nach mindestens o,5 sec die Anzugsspannung der Kammrelais
Rel und Re2 unterschritten ist, wodurch eine Betätigung eines zweiten Tasters I
oder II der Zweihandschaltung 2 wirkungslos wird.
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Nach den bisherigen Betrachtungen zur Funktion des Pressensicherheitsrelais
1 geht es im folgenden um die Sicherheitstechnik der Schalter Rell bis Re14 und
Re21 bis Re24 der beiden Kammrelais Rel und Re2. Diese Schalter (Fig. 1) bilden
dann einen Gefahrenpunkt, wenn aus einem bestimmten Grunde die Kontaktnieten eines
Schalters zusammenschweissen. Dies kann in erster Linie an den Schaltern am Ausgang
El/Al und E2/A2 vorkommen, denn die Schalter, die mit RelRe13, Rel4 und Re23 und
Re24
bezeichnet sind, werden fast ausschliesslich induktive Widerstande
(Verbraucher) ein- oder ausschalten.
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Damit bei einem Ausfall eines Schalters der Presse kein Schaltbefehl
erteilt werden kann, sind die Schalter, die als Schliesser (Re 13, Re23) arbeiten,
in Reihe und die, die als Öffner (e 14, Re24) dargestellt sind, parallel geschaltet.
Über E1/A1 kann dann kein Befehl erteilt werden, und am Ausgang E2/A2 bleibt der
momentane Zustand erhalten. Mit der Reihen-und Parallelschaltung der Nutzschalter
RelRu13, Re23 und Re14 und Re24 ist die Selbstüberwachung des Pressensicherheitsrelais
1 jedoch noch nicht gewährleistet.
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Anhand des nachfolgenden Funktionsbeispiels wird erkennbar, dass bei
einem Verschweissen der Kontaktnieten auch nur eines Schalters die anderen Schalter
nicht abgesichert sind. Bei Rückfall des Kammrelais Rel in die Ruhelage und einem
verschweissten Schalter Re13 würden die Schalter Re12, Re14 wieder schliessen und
der Schalter Rell öffnen. Die Auslösung der Werkzeugschliessbewegung könnte ohne
weiteres durch die Betätigung des Tasters I und II der Zweihandschaltung 2, wie
vor beschrieben, erneut eingeleitet werden. Allerdings wären in diesem Fall die
Schalter am Ausgang E1/A1 und E2/A2-nicht abgesichert und die Aufgabe eines sich
selbst überwachenden Pressensicherheitsrelais wäre damit nicht gegeben.
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Um die Sicherheit der Nutzschalter Re13, Re23, Re14 und Re24
sowie
die Selbstüberwachung des Pressensicherheitsrelais 1 voll -zu erfüllen, ist es notwendig,
dass bei einem defekten Schalter eines der beiden Kammrelais Rel und e2 die Stellung
der anderen Schalter nach Rückfall eines Kammrelais sich nicht ändert. Solltc also
der Schalter Rel3 durch Verschweissen der Kontaktnieten 17 von seiner Arbeitsstellung
nicht in Ruhelage zurtickkehren können, muss dafür gesorgt werden, dass auch die
Schalter Rell, Re12, e14 ihre Arbeitsstellung nicht verlassen können. Nur unter
dieser Voraussetzung wird die Aufladung des Kondensators cl verhindert, so dass
die Zweihandschaltung 2 wirkungslos bleibt.
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Die-steckbaren Kammrelais der Figuren 4 und 5 bestehen aus einem Spulenkörper
20, einer lagnetspule 21 und dem Magnetkern 22, einem Relaisjoch 12 und einem Federblock
23 aus Isoliermaterial.
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Im Federblock 23 sind die Schaltfedern 18 einseitig festgehalten.
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Die Schaltfedern 18 tragen die Kontaktnieten 17> und je zwei Schaltfedern
18 sind zu einem Schalter Rel1, Re12, Rel3 und Re14 bzw. Re21, Re22, Re23, Re24
zusammengefasst. Das Relaisjoch 12 trägt klippbeweglich den Klappanker 11 mit einer
nicht dargestellten Ausnehmung und ebenfalls nicht dargestellten Lagerstellen an
den Rändern. Mittels der Steckanschlüsse 24 lässt sich das Kammrelais Rel/Ke2 auf
einer Leiterplatte aufbauen. Mit 25 sind die Spulenanschlüsse der Magnetspule 21
bezeichnet. Der Schalterzusammenhalt wird durch die Schalterabschlussplatte 14 und
die zur Befestigung dienende Schraube 19 ermöglicht.
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Damit die Sicherheit der Schalter der Kammrelais Ice1 und ;)e2, die
mit der Selbstüberwachung des Pressensicherheitsrelais 1 in Wechselwirkung stehen,
gegeben ist, sind die Kammrelais Re1 und Re2 mit je einem Anschlagkamm 8, Fig. 2,
und je einem Betätigungskamm 9, Fig. 4, bestückt. Da der Aufbau und die Funktionsausübung
der im Pressensicberheitsrelais 1 eingesetzten Kammrelais Pel und Re2 übereinstimmen,
wird im folgenden nur das Kammrelais Rel betrachtet.
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Der Anschlagkamm 8 rastet mit seiner Nase lo, die durch die Ausnehmung
des Klappankers 11 geführt ist, in einem Bohrungsloch im Pelaisjoch 12. freie beiden
Stege 13, Fig. 2, greifen fest in eine dafür vorgesehene izastung der Schalterabschlussplatte
14.
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Der Betätigungskamm 9 besitzt die beiden Stegenden 15, die mit den
an den Rändern des Klappankers 11 befindlichen Lagerstellen gelenkig in Verbindung
stehen. Um den Betätigungskamm 9 zwischen Klappanker 11 und Schalterabschlussplatte
14 für die Schalterbetätigung beweglich zu gestalten, sind in der Schalterabschlussplatte
14 zwei Durchbrüche vorgesehen, durch die die beiden anderen Stegenden 16 lose geführt
sind. >+it dieser Anordnung liegt der Anschlagkamm 8 fest zwischen dem Relaisjoch
12 und der Schalterabschlussplatte 14, während der Betätigungskamm 9 durch den Klappanker
11 in Richtung der Schalterabschlussplatte 14 zugeordnete Schaltfedern 18 betätigt.
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Aus der Zeichnung der Fig. 3 ist zu erkennen, dass der Bctätigungskamm
9 Schlitze 26 aufweist, die im einzelnen mit 26a, 26b, 26c und 26d bezeichnet sind.
Diese Schlitze 26 umfassen die Schaltfedern 1", die in Fig. 6 mit 18a1, 18b1, 18c1
und 18d1 angegeben sind. Die zu den Schaltfedern 18al bis 18d1 gehörenden C.egenschaltfedern
sind mit 18a2, 18b2, 18c2 und 18d2 bezeichnet. Ausserdem wird noch vermerkt, dass
gegenüber dem Schaltschema in Fig. 1 die Schalter Pell bis r;e14 in Fig. 6 entsprechend
dem mechanischen Aufbau des Kammrelais R11 aneinandergereiht sind. Von der Antriebsseite
aus gesehen liegen zunächst die Öffner hinter der Nagnetspule 21 und dann erst folgen
die Schliesser.
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Die vier Schaltfedern 18a1 bis 18dl werden mit ihren Kontaktnieten
17 nach Erregung der Magnetspule 21 und dem Schwenken des Klappankers mittels des
Betätigungskammes 9 von der Ruhelage, Fig. 6 und 6a, in die Arbeitslage gebracht,
Fig. 7 und 7a, wobei die Schalter Re11 und Rel3 geschlossen und die Schalter Re12
und Re14 geöffnet werden, indem das freie Ende der Schaltfeder 18a1 sich an den
Steg 27a, das der Schaltfeder 18b1 an den Steg 27b, das der Schaltfeder 18c2 an
den Steg 27c und das der Schaltfeder 18d2 an den Steg 27d des Anschlagkammes 8 anlegt.
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Bei Entregung der Magnetspule 21 fällt der Klappanker zurück, und
der Betätigungskamm 9 wird durch die auf Vorspannung justierten-Schaltfedern 18al
bis 18d1 in die Ausgangsstellung, Fig. 6 und 6a gebracht. Hierbei legt sich das
freie Ende der Schaltfeder
18a2 an den Steg 27a, das der Schaltfeder
18b2 an Steg 27b, das der Schaltfeder 18c2 an Steg 27c und das der Schaltfeder 18d2
an Steg 27d an.
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Sollte durch irgend einen Vorwand der Schalter Re13 nach erfolgter
Entregung der Dlagnetspule 21 und nach Rückgang des Klappankers 11 der Schalter
Re13 sich nicht öffnen, weil die Kontaktnieten 17 dieses Schalters verschweisst
sind, so werden die Schaltfedern 18a1, 18a1, 18c1und 18dl durch den Betätigungskamm
9 in der Arbeitsstellung festgehalten. Das Kammrelais Rel fällt damit für das Pressensicherheitsrelais
1 aus. Die Presse wird nach Loslassen der Taster I und/oder II aufgehen. Eine erneute
Auslösung eines Hubes wäre ausgeschlossen, weil der Strompfad 7 unterbrochen ist
und der Kondensator cl sich nicht aufladen kann. Der Kondensator cl wird sich vielmehr
über die Widerstände R4, R5> R6 weiter entladen, so dass ein Anziehen des Kammrelais
Re1/Re2 unmöglich ist.