DE1773476A1 - Verfahren und Einrichtung zum pneumatischen Messen - Google Patents

Description

Vyzkumny ustav strojirenske technologie a ekonomikyi ' /OH/D Praha 6, Velflikova 4, CSSR

Verfahren und Einrichtung zum pneumatischen Messen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pneumatischen Messung vorzugsweise der Abmessungen und der Lage von Gegenständen und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die bekannten Verfahren zur Messung der Abmessungen und Lage von Gegenständen beruhen auf der Änderung des hydraulischen Widerstandes des Systems Klappe-Düse, wobei durch geeignete Anschaltung der hydraulischen Widerstände und entsprechende Anordnung der Ausströmdüse eine ziemlich steile Übertragungscharakteristik erzielt werden kann. Der gemeinsame Nachteil dieser Systeme - ob es sich um Nieder- oder Hochdrucksysteme handelt - liegt dabei in dem sehr kleinen Arbeitsspalt, der eine Größenordnung von etwa 100^/4m aufweist, in der nur kurzen Linearität der Übertragungscharakteristik, in der schwierigen Anschaltbarkeit des Gebers an pneumatische Regel- und Steuersysteme wegen des ziemlich hohen Niveaus des Ausgangspegels des Signals, und endlich in der kleinen Reaktinsgeschwindigkeit des Gebers auf Änderungen der Eingangsgröße, also etwa Änderungen der Abmessung. Es gibt zwar bekannte Systeme zur Längenmessung mit pneumatischen Kreisen, die einige Nachteile der bisherigen Geber, besondere bzgl. der Frequenzverhältnisse und des Niveaus

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des Pegels des Ausgangssignals beseitigen; aber auch diese Systeme müssen in nachteiliger Weise einen kleinen Abstand der Stirn des Gebers vom Meßobjekt beibehalten, haben also nach wie vor nur einen kleinen Arbeitsspalt und einen kleinen Meßbereich.

Mit einem relativ großen Abstand von der indizierten Oberfläche können zwar die Geber arbeiten, welche mit einem Strom in Form eines konischen Mantels mit innerem Wirbel arbeiten. Jedoch sind sie aufgrund ihrer Übertragungscharakteristik nur für die Indikation der Lage des Meßobjektes mit zweiwertigem Ausgangssignal geeignet, nicht aber für genaues Messen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens zwei zueinander geneigte Strömungen erzeugt und miteinander zum Schnitt gebracht werden, das Meßobjekt in den Bereich des Schnittpunktes gebracht wird, und die sich aus dem Zusammenwirken der zwei Strömungen und des Meß-Objektes ergebende resultierende Strömung mittels eines pneumatischen Kanals gemessen wird. Zwc Durchführung des Verfahrens dient eine Einrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein aus mindestens zwei zueinander geneigten, an eine ein strömendes Medium erzeugende Quelle angeschlossenen Speisekanälen bestehendes Speisesystem und ein aus einem Ausgangskanal mit angeschlossener Auswerteinrichtung bestehendes Abtastsystem vorgesehen sind, und die Speisekanäle und der Ausgangskanal derart angeordnet sind, daß sich ihre Achsen im Bereich des Meßobjektes schneiden.

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Nach einer zweckmäßigen AusfUhrungsform der Erfindung ist das Speisesystem durch ein System von um den Ausgangskanal angeordneten Kanälen gebildet.

Nach einer anderen zweckmäßigen AufUhrungsform bildet das System der Speisekanäle eine Düse in Form eines Ringspaltes.

Der Portschritt, der durch die Erfindung erzielt wird, liegt einerseits in der linearen Charakteristik,die auch den Unterdruckbereich umfaßt, wodurch eine differentiale Schaltung der Geber ermöglicht wird und andrerseits darin, daß es durch das sehr einfache System der Speisekanäle und des Abtast-Ausgangskanals möglich wird, das Meßobjekt in einem rund 10 mal größeren Abstand anzuordnen, als bei den bekannten Systemen, was beim durchlaufenden automatischen Messen von großer Bedeutung ist, weil nun auch' das Messen großer Gegenstände ohne Bedrohung der empfindlichen Abtastvorrichtung ermöglicht wird. Außerdem werden von der Oberfläche des Meßobjektes unerwünschte Unreinheiten und Emulsionen, die Meßfehler verursachen können, in einfacher Weise beseitigt. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den nachstehend anhand von Figuren geschilderten Ausführungsbeispielen hervor.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 die schematische Anordnung des Gebers in einem gewissen Abstand vom Meßobjekt,

Fig. 2 dieselbe Anordnung , wobei die Annäherung des Gegenstandes zum Geber mitAx bezeichnet ist,

Fig. 3 dieselbe Anordnung, wobei der Prüfling um einen Wert Δ x vom Geber entfernt ist, und

Fig. 4 die Charakteristik des Gebers.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Änderung der Bewegungsgröße der Speiseströme durch die Wirkung der Lage des Meßobjektes benutzt. Die Änderung der Bewegungsgröße wirkt sicn als Änderung des Drucks und der Durchflußmenge im Abtastsystem aus. Die Speiseströme ändern im Bereich des Schnittpunktes ihre dynamischen Verhältnisse, was sich als Änderung des Eingangssignals im Ausgangssystem auswirkt.

Der Geber (Fig. 1) umfaßt ein Speisesystem, das aus zwei Speisekanälen 1, 2 besteht. Das Speisesystem kann auch aus einem System von einzelnen Speisekanälen bestehen; die Speisekanäle können jedoch auch eine Kreisringdüse bilden. Das Speisesystem ist an die das Strömungsmedium liefernde Quelle (nicht gezeichnet) angeschlossen. Durch das System der Speisekanäle 1,2 strömen die Speiseströme 3,4, die sich im Bereich des Schnittpunktes 5 der Achsen der Speisekanäle schneiden. Der Bereich des Schnittpunktes 5 ist der Wirkungsbereich des Messens. In diesen V/irkungsbereich des Messens tritt ebenso die Achse des Ausgangskanals 7 ein. Der günstigste Fall ergibt sich, wenn sich die Achsen der Speisekanäle 1,2 und des Ausgangskanals 7 in einem Punkt schneiden. Die Speiseströme 3,4 vereinigen sich in dem resultierenden Strom 6. Die Speiseströme, die auf das Meßobjekt auftreffen, entfernen in vorteilhafter Yfeise von der Oberfläche unerwünschte Unreinheiten und Emulsionen, die Meßfehler verursachen können.

Bei Änderung der Lage oder der Abmessung des Meßobjektes 8 um einen WertAx (Fig. 2) tritt eine Änderung der Bewegungsgröße der Teilchen der Luft in Richtung des Abtast-Ausgangskanals 7 ein, was sich in einer Änderung des resultierenden Stromes 6, der auf den Abtast-Ausgangskanal 7 trifft, auswirkt; es ergibt sich damit eine Änderung der Durchflußmenge und des

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Druckes im Abtast-Ausgangskanal 7·

V/ird der Prüfling vom Geber entfernt (fig. 3), so steht dem Portschreiten der Speiseströme 3,4 kein Hindernis entgegen, so daß sich die Orientierung des resultierenden Stromes 6 ändert, was auch die Änderung der Orientierung des Stromes im Abtast-Ausgangskanal 7 verursacht : es entsteht ein Saugstrom.

Die Einstellung des Gebers auf den Anfangswert wird mittels eines Etalons durchgeführt, das dem Geber bis zu einem solchen Abstand angenähert wird, daß der Abtast-Ausgangskanal 7 das verlangte Signal , z.B. ein Nullsignal, abgibt. Zum eigentlichen Messen legt man dann unter den Geber einzelne Messobjekte.

Falls das Meßobjekt innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt (Fig. 1 ) , liegt der Bereich des Schnittpunktes 5 ungefähr auf der Oberfläche des Meßobjektes 8, und der resultierende Strom 6, der von der Oberfläche des Meßobjektes 8 zurückgeworfen ist, trifft in den Ausgangskanal 7. Da aber das Meßobjekt 8 nicht außer halb der Herstellungstoleranz liegt, muß auch der resultierende Strom 6 im Toleranzfeld liegen, so daß das Meßobjekt 8 als gut klassifiziert wird.

Ist das Meßobjekt 8 jedoch größer als die zulässige Grenze (Fig. 2) so liegt der Bereich des theoretischen Schnittpunktes unterhalb der Oberfläche des Meßobjektes 8, und die Spitze des resultierenden Stromes 6 dringt tief in den Abtast-Ausgangskanal 7 ein, wodurch ein Signal zum Aussortieren des fehlerhaften Gegenstandes gegeben wird.

Wenn schließlich das Meßobjekt θ kleiner als die zulässige

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Grenze ist (Fig. 3), so ergibt sich im Bereich des Schnittpunktes 5 oberhalb des Meßobjektes 8 aus den Speiseströmen 3,4 ein derartiger resultierender StromGjdaß ein gegenüber den vorigen Fällen gegensinniges Ausgangssignal entsteht. In dem Abtast-Ausgangskanal 7 entsteht ein Unterdruck und damit ein Saugstrom. Das dadurch hervorgerufene Signal klassifiziert dann den Gegenstand etwa unter die unnacharbeitbaren Ausschußteile.

In Fig. 4 ist die Arbeitscharakteristik des Gebers dargestellt. Auf der Achse χ ist der Abstand des Gebers vom Prüfling 8 aufgezeichnet, auf der Achse y die Drücke im Ausgangskanal. Beim Abstand χ des Gebers vom Meßgegenstand, was der Situation in Fig. 1 entspricht, entsteht im Abtast-Ausgangskanal 7 ein Ausgangdruck ρ = 0. Bei einer Annährung des Meßobjektes 8 zum Geber auf einen Abstand x.., das ist um Δ χ vom Abstand χ , was der Situation in Fig. 2 entspricht, entsteht im Abtast-Ausgangskanal 7 ein Druck P-. Beim Entfernen des Meßobjektes 8 von dem Geber auf einen Abstand x_Q +di, hat die Charakteristik Negativwerte, wobei der Druck die Werte P £ reicht. Die Tatsache, daß in dem Abtast-Ausgangskanal 7 eine Null-Durchflussmenge und ein Nulldruck erreichbar ist, daß also das Ausgangssignal gleich Null ist, gibt" die Möglichkeit, die Einrichtung an pneumonische Kreise anzuschließen*

Aus den in Fig. 1,2,3 dargestellten geometrischen Verhältnissen ist ersichtlich, daß der Arbeitsspalt S , das ist der Abstand zwischen den Rändern der Speisekanäle 1,2 und dem Meßobjekt 8, beträchtlich größer ist, als im Falle des Messens nach dem Prinzip der veränderlichen hydraulischen Widerstände, und daß

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auch der Bereich der Einrichtung beträchtlich größer ist. Me Änderung des Speisedruckes ρ in den Speisekanälen 1, 2 verursacht eine Änderung der Steilheit der Übertragungscharakteristik ρ = f(x), das ist der Abhängigkeit des Ausgangsdruckes ρ des Gebers von der Änderung des Abstandes von der Oberfläche des Prüflings, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Dies ist eine wichtige Eigenschaft der Einrichtung bei der Realisation der Summe der Ausgangssignale von einigen Gebern.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. — ο —

   Patentansprüche

   Verfahren zur pneumatischen Messung vorzugsweise der Abmessungen und der Lage von Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei zueinander geneigte Strömungen erzeugt und miteinander zum Schnitt gebracht werden, das Meßobjekt in den Bereich des Schnittpunktes gebracht wird, und die sich aus dem Zusammenwirken der zwei Strömungen und des Meßobjektes ergebende resultierende Strömung mittels eines pneumatischen Kanals gemessen wird.

   Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus mindestens zwei zueinander geneigten, an eine ein strömendes Medium erzeugende Quelle angeschlossenen Speisekanälen (1,2) bestehendes Speisesystem ™ und ein aus einem Ausgangskanal (7) mit angeschlossener Auswerteinrichtung bestehendes Abtastsystem vorgesehen sind, und die Speisekanäle (1,2) und der Ausgangskanal (7) derart angeordnet sind, daß sich ihre Achsen im Bereich des Meßobjektes schneiden.

   3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisesystem aus einem System von um den Ausgangskanal (7) angeordneten Kanälen besteht.

   •4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das

   109838/0588 bad or,g,n«.

   Speisesystem aus einer vorzugsweise den Ausgangskanal (7) umfassenden , kreisförmigen Hingspaltdüse besteht.

   20. Mai 1968/453

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   A6-

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