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Verfahren zur Längenmessung und Sortierung von Prüflingen nach ihren Längenmassen sowie sich selbst und selbsttätig justierendes Längenmess-und Sortierungsgerät zur Durchführung des Verfahrens
Verfahren zur Längenmessung und Sortierung von Prüflinge nach ihren Längenmassen in einen
Messrachen aufweisenden Geräten, der auf einer Seite von einem gerätefesten Auflager und auf der an- dern Seite von einem Messkopf mit einem in Abhängigkeit von der Messlänge beweglichen Taster be- grenzt ist, wobei der Taster Teil einer elektrischen Kompensationsschaltung bildet, die in Abhängigkeit von den Längenmesswerten Impulse zur Auslösung automatischer Signale, Weichen od.
dgl. aus- sendet und in der eine Messbasis mittels Einführung eines das Gerät in gleicher Weise wie ein Prüfling durch laufenden Normals entsteht, sind bereits vorgeschlagen worden. Zur Durchführung derartiger Ver- fahren dienende Geräte enthalten im allgemeinen ein gerätefestes Auflager in Form eines Messtisches, dem gegenüber ein Tastgerät angeordnet ist. Messtisch und Tastgerät sind durch einen Bügel miteinander verbunden und im Verhältnis zueinander ver- und einstellbar. Messtisch und Tastgerät bilden mit dem Bügel gemeinsam einen Messrachen. Das Tastgerät weist einen Tastkopf auf, innerhalb dessen, parallel zur Achse des Messkopfes, ein Taststift längsverschieblich geführt ist. Die Prüfkörper werden in den Messrachen eingeführt und sie lenken dabei den Taststift um einen ihren Abmessungen entsprechenden Betrag aus.
Der Ausschlag des Taststiftes wird dabei, je nach der Höhe der an die Präzision gestellten Ansprüche, mechanisch oder elektrisch, beispielsweise mittels kapazitiver oder induktiver Kopplungen, auf ein geeignetes Anzeigegerät übertragen, an welchem der jeweilige Grössenwert des Prüfkörpers ablesbar ist.
Für den Fall, dass nicht die absoluten Grössenwerte des Prüfkörpers ermittelt werden sollen, sondern lediglich eine Sortierung in der Richtung vorzunehmen ist, dass der Prüfkörper entweder die erforderlichen Abmessungen besitzt oder von diesen innerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches abweicht, wird mit Hilfe eines sogenannten Normals ein bestimmter Ausschlag des Anzeigegerätes eingestellt und es wird anschliessend geprüft, ob die jeweils untersuchten Prüfkörper innerhalb des vorgegebenen, zulässigen Toleranzbereiches liegen, wobei die Grenzen des zulässigen Toleranzbereiches mechanisch oder elektrisch fixiert sind.
Je nachdem, ob der Ausschlag des Instrumentes inner-, ober- oder unterhalb der festgelegten Grenzen liegt, kann der diesen Ausschlag bewirkende Prüfkörper mittels geeignet ausgebildeter Einrichtungen in einen entsprechenden Kanal für die *'Gut"-Fabrikate oder in Kanäle für Fabrikate mit Über- oder Untermassen geleitet werden.
Derartige Messeinrichtungen müssen teilweise völlig selbsttätig betrieben werden, um die Prüfarbeit dem allgemeinen Fertigungsgang anpassen zu können. Das Tastgerät ist, wie bereits angedeutet, so ausgebildet, dass die jeweilige Stellung des Taststiftes zu dem Messkopf durch induktive oder kapazitive Verstimmung einer Messbrücke einen Wert liefert, der der jeweiligen Grösse des Prüfkörpers entspricht. Der ermittelte Wert wird von einem elektrisch betriebenen Messgerät erfasst. Parallel zu dem elektrischen Messgerät sind elektrische Stufen in Form bistabiler Elemente, Multivibratoren, Flip-Flop genannt, Thyratrons, Schaltdioden, Relais mit Haltekontakten usw. geschaltet, die einerseits auf einen Kippwert entsprechend dem unteren, anderseits auf einen Kippwert entsprechend dem oberen Grenzwert des Toleranzbereiches eingestellt sind.
Vor der Messung des Prüfkörpers befinden sich beide Stufen
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in einer Ausgangslage. Dementsprechend ist ein Sammelkanal für die untersuchten Prüfkörper mit einem Leitkanal für Prüfkörper mit Untermass verbunden. Weist der gemessene Prüfkörper Untermass auf, so bleibt die Verbindung bestehen ; handelt es sich bei dem Prüfkörper um ein "G1 ; 1t"-Fabrikat, dann spricht die eine der Kippstufen an und schaltet dabei geeignete Leitelemente derart um, dass die Ver- bindung des Sammelkanals mit dem "Gut"-Kanal hergestellt wird.
Liegt das Mass des Prüfkörpers ober- halb der zulässigen oberen Grenze, so spricht auch die zweite Kippstufe an und bringt ein weiteres
Leitelement in eine solche Lage, dass der Sammelkanal an den Leitkanal für die Prüfkörper mit Über- mass angeschlossen wird.
Messsysteme der geschilderten Art sind zwar grundsätzlich befriedigend, jedoch haftet ihnen der
Nachteil an, dass Verfälschungen der Messung, die durch geometrische Veränderungen der einmal ge- stellten Messrachenweite bedingt sind, in die Messung eingehen ; es kann daher geschehen, dass auch
Prüfkörper, deren Mass an sich ausserhalb des Toleranzbereiches liegt, in den"Gut'*-Kanal einsortiert werden, oder dass Prüfkörper, die an sich innerhalb des Bereiches"Gut"liegen, als Ausschuss aussortiert werden.
Ursächlich für die genannten Verstellungen des Messrachens sind insbesonders Temperaturschwan- kungen. Es können sich aber auch im System vorhandene, innere, mechanische Spannungen ausglei- chen. Weiter werden auf die Messeinrichtung Erschütterungen und Vibrationen übertragen.
Staub-und Schmutzanlagerungen, okkludierter Wasserdampf, zum Niederschlag gekommene At- mosphärilien usw. bilden Häute, die mitgemessen werden. Man kann zwar versuchen, diesen schädlichen Einflüssen durch geeignete Werkstoffauswahl, Klimatisierung, Staubfreihaltung des Messraumes, vibrationsfreie Fundamente usw. begegnen. Derartige Massnahmen verursachen aber einen erheblichen Kostenaufwand ; auch lassen sich notwendige Kompensationen nicht so weit treiben, dass kleinste Abweichungen der anfänglichen Einstellung des Messsystems mit Sicherheit ausschaltbar sind. Besonders enge Toleranzen, wie sie beispielsweise in der Wälzlagerindustrie bei einem Mikron und darunter liegen, wird die Konstanthaltung des Messrachens zu einem äusserst schwierigen Problem.
Unter diesen Umständen können Temperaturänderungen von nur einem Grad Celsius eine erhebliche Rolle spielen und der Einfluss abgelagerten Staubes kann bedeutend sein. Noch. höhere Anforderungen ergeben sich beispielsweise bei der Fertigung elektrischer Schaltelemente aus Halbleitern, wobei die Einhaltung bestimmte Schichtdicken der aus den Halbleitern hergestellten Körper dann von entscheidendem Einfluss ist, wenn das elektrische Verhalten der Schaltelemente von der Schichtdicke in hohem Ausmass abhängig ist.
Da die dargelegten Zusammenhänge bekannt sind, ist bereits der Versuch gemacht worden, die sich aus dem Vorhergehenden ergebende Aufgabenstellung zu lösen. Ein früherer Vorschlag geht dahin, bei Lage des Normals im Tastrachen den angezeigten Messwert analog in einem schnell arbeitenden Speicher (Kondensator, HALLgenerator od. dgl. ) festzuhalten und den gespeicherten Wert zu dem angezeigten Messwert des Prüflings algebraisch zu addieren. Die gebildete algebraische Summe der Messwerte bzw. die Differenz entsprechender elektrischer Spannungswerte stellt unabhängig von ungewollten Veränderungen des Tastrachens den genauen Messwert des Prüflings gegenüber demjenigen des Normals dar, so dass der Summenwert bzw. die Spannungsdifferenz benutzt werden können, um eine Weiche der Sortierkanalanordnung selbsttätig zu verstellen.
Das Verfahren ergibt die grösste, denkbare Genauigkeit, so dass man auf die Durchführung des Verfahrens trotz seines verhältnismässig grossen, mechanischen und elektrischen Aufwandes angewiesen ist, wenn mit dieser grössten Genauigkeit gearbeitet werden muss.
Es gibt jedoch eine Reihe von Fällen, in denen es dieses Aufwandes nicht bedarf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, für den Fall des Auftretens derartiger geringerer, wenn auch noch, absolut gesehen, sehr hoher Anforderungen an die Genauigkeit der Messung einen Weg aufzuzeigen, der in diesem Falle zum Erfolg führt und mit Mitteln verwirklichungsfähig ist, die die erforderliche Wirtschaftlichkeit selbsttätig auszuführender Messungen herstellen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es zur Erfassung der genannten Fälle zwar notwendig wird, die an dem Normal abgegriffenen Werte zu speichern, dass es aber dann ausreicht, den gespeicherten Wert mit einem vorher konstant eingestellten, elektrischen Wert zu vergleichen. Weicht der gespeichert Wert von dem eingestellten, konstanten Wert ab, so ist es möglich, mittels als Null-Schalter wirkender Schaltstufen einen Servomotor ein-und auszuschalten, der den Schleifer eines in dem Kompensationsmesskreis liegenden Potentiometers soweit verschiebt, bis beide Werte gleich sind. Dabei gibt es Abweichungsmöglichkeiten. Man kann beispielsweise durch die Schaltstufen zwei Grenzwerte festlegen, wobei innerhalb dieser Grenzwerte liegende Fehler zugelassen werden.
Erst wenn der durch
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das Normal angezeigte Wert aus dem durch die Grenzwerte abgegrenzten Bereich herausfällt, kippt eine der beiden vorher erwähnten Schaltstufen um und schaltet dadurch einen Servomotor ein, der ein
Brückenglied der Messschaltung so lange verstellt, bis der Messwert des Normals wieder innerhalb der festgelegten Grenzwerte liegt. Die angesprochene Schaltstufe ist dabei als Speicher anzusehen, der an- gibt, ob der vom Normal erzeugte Messwert ausserhalb oder innerhalb der festgelegten Grenzwerte liegt.
Man kann den zuletzt erwähnten Weg dahin abwandeln, dass dasselbe Normal mehrere Male hin- tereinander durch den Tastrachen durchgeführt wird. Der Servomotor ist in diesem Falle als Schritt- schalter ausgebildet, der im Messkreis Verschiebungen mit dem Wert des zugelassenen Fehlers durch- führt, wenn das Normal durch den Tastrachen durchgeführt wird und die Grenzwerte überschritten wer- den. Das Normal wird dann so oft wiederholt durch den Tastrachen durchgeführt, bis die Grenzwerte wieder erreicht werden. Dabei kann es sich ereignen, dass das Normal verhältnismässig oft durch den Tastrachen durchgeführt werden muss, bis der richtige Zustand des Messkreises wieder erreicht wird.
Um zu verhüten, dass eine zu grosse Zahl von Wiederholungen bei der Durchführung des Normals durch den Tastrachen erforderlich wird, werden ausser den beiden, oben erwähnten Grenzschaltstufen weitere Schaltstufen angebracht. Je nachdem, welche dieser Stufen anspricht, wird der Schrittschalter zur Durchführung kleinerer oder grösserer Schritte gezwungen. Dadurch ist zu erreichen, dass ein Normal allenfalls ein bis zwei Durchgänge durch den Tastrachen machen muss, um den gewünschten Zustand des Messkreises wieder zu erreichen. Alle eingesetzten Schaltstufen sind hiebei als Speicher zu betrachten, wobei sie anzeigen, ob und wie viele Verschiebungen im Messkreis stattgefunden haben.
Ausgehend von diesen Erkenntnissen, kennzeichnet sich ein Verfahren zur Längenmessung und Sortierung von Prüflinge nach ihren Längenmassen in einen Messrachen aufweisenden Geräten, der auf einer Seite von einem gerätefesten Auflager und auf der andern Seite von einem Messkopf mit einem in Abhängigkeit von der Messlänge beweglichen Taster begrenzt ist, wobei der Taster Teil einer e1elfiri- schen Kompensationsschaltung ist, in Abhängigkeit von den Längenmesswerten Impulse zur Auslösung automatischer Signale, Weichen od. dgl.
aussendet und in der eine Messbasis mittels Einführung eines das Gerät in gleicher Weise wie ein Prüfling durchlaufenden Normals entsteht, erfindungsgemäss dadurch, dass die Messbasis in Abhängigkeit von der Grösse der Differenz zwischen zeitlich auftretenden, ungewollten Zustandsänderungen des Messrachens schrittweise automatisch nachgeregelt wird.
In Übereinstimmung mit den oben dargestellten, zur Erfindung führenden Erkenntnissen kennzeichnet sich das vorgeschlagene Verfahren in weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens dadurch, dass vorzugsweise symmetrisch zu dem durch den ersten Durchgang des Normals hergestellten Spannungswert zwei weitere Spannungswerte erzeugt und ersterem unter Bildung eines Spannungsbereiches zugeordnet werden, wobei durch wiederholtes Durchführen des Normals durch den Messrachen erzeugte, in diesen Bereich fallende Spannungswerte als basisgerecht angesehen und als einflusslos behandelt werden, so dass Nachstellungen unterbleiben, während mittels durch wiederholtes Durchführen des Normals durch den Messrachen erzeugter Spannungswerte, die ausserhalb des basisgerechten Bereiches liegen,
selbsttätig eine schrittweise Nachregulierung der Messbasis ausgelöst und das Normal dann so oft durch den Messrachen geführt wird, bis die erzeugten Spannungswerte wieder in den basisgerechten Bereich fallen.
Das Verfahren kann mit der weiteren Abwandlung durchgeführt werden, dass die dem beim ersten Durchgang des Normals hergestellten Spannungswert zugeordneten Spannungswerte dahin bestimmt werden, dass sie Messfehlern entsprechen, die kleiner sind, als die maximal zulässigen Fehlergrenzen, und dass zwei weitere, ebenfalls wieder vorzugsweise zur Messbasis symmetrische Spannungswerte festgelegt werden, die jeweils mit einem Grenzwert des zulässigen maximalen Fehlers übereinstimmen, so dass beim Auftreten anlässlich des Durchganges des Normals erzeugter Spannungswerte, die innerhalb dieses zweiten Bereiches, jedoch ausserhalb des ersten liegen, selbsttätig eine schrittweise Nachregulierung der Messbasis ausgelöst wird, während beim Auftreten anlässlich des wiederholten Durchganges des Normals erzeugter Spannungswerte, die ausserhalb des zweiten Bereiches liegen,
die Durchführung des Verfahrens abgebrochen wird.
Man kann das erfindungsgemäss vorgeschlagene Verfahren auch noch dahin abwandeln, dass ein bei erster Durchführung eines Normals durch den Messrachen erzeugter Spannungswert in gleicher Höhe und ohne Beeinflussung durch das Messgerät im übrigen analog in einem ersten Speicher festgehalten wird, während ein Spannungswert, der bei weiterer Durchführung des Normals durch den Messrachen erzeugt wird, in einem zweiten Speicher analog festgehalten wird und dass mittels einer gegebenenfalls auftretenden Differenz der beiden gespeicherten Spannungswerte elektrische oder elektronische Regelen- richtungen betätigt werden, welche den Messkreis so. lange verstellen, bis der durch das Normal erhaltene Spannungswert mit dem Spannungswert übereinstimmt, der beim ersten Durchgang des Normals durch
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verfälscht.
Solange eine solche Verfälschung nur so gross ist, dass die Messwerte noch innerhalb des zweiten Bereiches liegen, ist dies ohne Bedeutung sie würde nur bewirken, dass zwar eine nicht erfor- derliche, aber auch nicht schädliche Verschiebung der Messbasis innerhalb der zulässigen Grenzen ein- tritt. Ist die Verfälschung aber so gross, dass durch sie die Messwerte die Grenzen des zweiten Bereiches überschreiten, so würde unnötigerweise die Maschine abgestellt und unnützerweise müsste die Bedie- nung eingreifen. Das kann erhebliche, unnötige Zeitverluste hervorrufen. Erfahrungsgemäss wird aber schon beim ersten, spätestens beim zweiten Durchgang ein solches Staubkörnchen durch die Messele- mente des Messrachens abgestreift, so dass also der zweite Durchgang, mindestens aber der dritte Durch- gang des Normals einwandfreie Messwerte liefert.
In welchen Zeitabständen die jeweiligen nachfolgenden Durchläufe des Normals erfolgen sollen, ist weitgehend von den Umweltbedingungen abhängig. Je schlechter diese sind, desto kürzer müssen die
Zeitabstände gewählt werden und umgekehrt. Es wird deshalb erfindungsgemäss weiter vorgeschlagen, diese Zeitabstände beliebig einstellbar zu machen. Justierung und Sortierung werden dabei mittels bi- stabiler Elemente durchgeführt, die entsprechend den Spannungsbereichen der einzelnen Speicher in
Stufen aneinandergereiht werden. Die Stufen aus bistabilen Elementen, die zur Durchführung der Justie- rung vorgesehen sind, werden dabei vorteilhaft nur während der Justierung und die Stufen aus bistabilen Elementen, die zur Sortierung vorgesehen sind, nur während der Sortierung in Betrieb genommen.
Des- gleichen ist es vorteilhaft, die die Justierung bewirkenden Stufen aus bistabilen Elementen unabhängig von den Stufen aus bistabilen Elementen einzustellen, die die Sortierung bewirken. Dabei ist es vorteilhaft, zwischen zwei Justierungen sortierte Prüflinge zunächst einem Zwischenbehälter und erst anschliessend dem eigentlichen Sammel- oder Hauptbehälter zuzuführen, wenn die zweite Justierung nicht eine voreinstellbare Abweichung gegenüber der ersten Justierung überschreitet, während beim Justieren dieser Überschreitung der Messvorgang selbsttätig unterbrochen wird.
Erhöht man die Spannung im Brückenkreis, so vergrössert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Taststiftverschiebung und Spannungswert, so dass Justierungen mit grösserer Genauigkeit als die Sortierungen durchgeführt werden können.
Erfindungsgemäss ausgebildete, sich selbsttätig justierende Mess- und Sortiergeräte mit einem Messrachen, der auf der einen Seite von einem gerätefesten Auflager, auf der andern Seite von einem Messkopf mit einem in Abhängigkeit von der Messlänge beweglichen Taster begrenzt ist, wobei der Taster einer elektrischen Kompensationsschaltung angehört und eine Messbasis mittels Einführung eines das Gerät in gleicher Weise wie ein Prüfling durchlaufenden Normals hergestellt wird, können in der verschiedensten Weise verwirklicht werden. Sie kennzeichnen sich vorzugsweise durch Anordnung einer insbesondere als Drehteller ausgebildeten Fördervorrichtung für durch den Messrachen durchzuführende Prüflinge und für ein von der Fördervorrichtung mitgeführtes Normal, das in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt durch den Messrachen geführt wird.
Einer derartigen Fördervorrichtung sind dann die Messund Justierkreise sowie die Sortiervorrichtung zugeordnet, die zur Durchführung der vorerwähnten Verfahrensmassnahmen erforderlich sind und die in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden sollen, das in den Zeichnungen dargestellt ist und nachfolgend beschrieben ist.
In den Zeichnungen ist Fig. l die schematische Wiedergabe eines erfindungsgemäss ausgebildeten Gerätes mit selbsttätig wirksamen Mess-, Justier-und Sortiereinrichtungen, wobei in Fig. 1 lediglich die Teile wiedergegeben sind, die der Messung und Sortierung dienen. Fig. 2 entspricht der Fig. 1 mit ergänzenden Wiedergaben der Einrichtungen, die zur Durchführung selbsttätiger Justierungen und Nachregelungen zur Erzeugung der erforderlichen Messbasis dienen. Fig. 3 gibt in schematischer Darstellung die Ausführung der Weichenanordnung der Sortiereinrichtung mit Anordnung eines Zwischenbehälters für die Aufnahme der Prüflinge während der Justierungsvorgänge wieder.
Die zu messenden und zu sortierenden Prüflinge liegen in einem Trichter 1 (Fig. l). Aus ihm fallen die Prüflinge in die Schlitze 2 eines Transporttellers 3. Der Transportteller wird über die Welle 4 und das Getriebe 5 vom Motor 6 aus kontinuierlich in Pfeilrichtung A in Umlauf versetzt. Dabei werden die in den Schlitzen 2 liegenden-Prüflinge einzeln durch einen aus dem Mess- tisch 7 und dem Taststift 8 gebildeten Tastrachen der Messstation 9 geführt. Der Prüfling wird also zwischen Messtisch 7 und Taststift 8 geschoben, so dass er den unter der Kraft der Feder 10 stehenden Taststift um eine dem Prüflingsmass entsprechende Strecke in das Gehäuse der Messstation 9 hineindrückt.
Am oberen Ende des Taststiftes 8 ist der Ferrox-Cube-Kem 11 angebracht, der die Grösse der
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Selbst-Induktion der beiden Induktions-Spulen 12 und 13 bestimmt. Je weiter der Taststift und damit der Ferrox-Cube-Kem in das Gehäuse hineingeschoben werden, umso grösser wird die Selbst-Induktion der Spule 12 und umso kleiner diejenige der Spule 13. Die als Potentiometer ausgebildeten Wi- derstände 14,15 und 16 bilden mit den Spulen 12 und 13 eine Kompensations-Schaltung. Der da- durch gebildete Kreis wird durch den Generator 17 über den Spannungsteiler 18 mit etwa 15 kHz gespeist. Durch den Schalter 19 kann entweder eine Teilspannung oder die volle Spannung des Generatols 17 an den Kreis gelegt werden.
Mit dem Schalter 20 kann der Schleifer des Potentiometers 14 entweder mit denjenigen des Potentiometers 15 und 16 zusammengeschaltet oder von diesen getrennt werden. Bei normaler Sortierung nehmen die Schalter 19 und 20 die in den in Fig. 1 dargestellte Stellung ein. Es ist also der Schleifer des Potentiometers 14 abgeschaltet und an dem Kreis liegt nur eine Teilspannung des Generators 17.
Unter diesen Bedingungen entsteht zwischen den Punkten 21 und 22 eine Wechselspannung, deren Amplitude abhängig ist von der Stellung des Ferrox-Cube-Kemes 11 zu den Spulen 12 und 13, sowie von der Stellung des Schleifers der Potentiometer 15 und 16. Diese Spannung wird mittels des Verstärkers 23 verstärkt, bei 24 phasenabhängig gleichgerichtet und, durch den Gleichstromverstärker 25 weiter verstärkt, dem Anzeigeinstrument 26 zugeleitet. Das Anzeigeinstrument 26 ist in Fig. l nochmals vergrössert dargestellt. Damit, besteht eine direkte Abhängigkeit zwischen der Prüflingsgrösse und dem am Anzeigegerät angezeigten Spannungswert. Man richtet das Gerät mit einem in den Messrachen eingeführten Normal (Etalon) ein, indem man den Messtisch 7 soweit mechanisch verstellt, bis das Anzeigeinstrument angenähert den Ausgangswert (beispielsweise Mitte Skala) anzeigt.
Die genaue Einstellung auf diesen Wert erfolgt durch Verschieben des Schleifers des Potentiometers 15. Das Anzeigeinstrument zeigt nun für jeden Prüfling, der in dem Prüfrachen liegt, den Wert an, um den seine Grösse von dem Normal abweicht.
Damit die Selektion automatisch erfolgen kann, liegt die von dem Verstärker 25 verstärkte Gleichspannung ausser an dem Anzeigeinstrument auch über den Schalter 33 an den bistabilen Elementen 27, 28, 29, 30, 31, 32 (Relais mit Haltekontakt, Flip-Flop-Stufen, Thyratrons, Schaltdioden usw. ). Diese Elemente sind so eingestellt, dass das Element 27 anspricht, wenn am Anzeigegerät beispielsweise der Skalenteil 227, das Element 28 anspricht, wenn der Skalenteil 228 erreicht ist, usw. Jedem dieser Elemente ist einer der Schalter 127,128, 129, 130, 131 und 132 zugeordnet, die ihrerseits die ihnen zugeordneten Magnete 34, 35, 36, 37, 38 und 39 an die Gleichstromquelle 43 schalten. Jedem dieser Magnete ist einer der Leitflügel 134-139 zugeordnet, den er ausschwenkt, wenn er erregt wird.
Der jeweils ausgeschwenkte Leitflügel leitet den Prüfling in den seiner Toleranzlage entsprechenden Behälter.
Die bistabilen Elemente sind selbsthaltend, d. h. es bedarf eines kurzen Impulses, um sie zum Ansprechen zu bringen, und eines zweiten Impulses, um sie wieder zurückzustellen. Sie sind so miteinander verkoppelt, dass das jeweils ansprechende Element das vorhergehende zurückstellt.
Als Folge davon bleibt nur das zuletzt angesprochene Element in seiner Stellung stehen, auch wenn der Impuls erlischt. Alle vor ihm liegenden Elemente dagegen stellen zurück. Um das zuletzt angesprochene Element zurückzustellen, bedarf es eines"Lösch-Impulses", der durch den Schalter 40 ausgelöst wird. Dieser Schalter 40 wird durch die Nocke 41 betätigt. Sie sitzt auf der Antriebswelle 42. Da das Getriebe im Verhältnis der Anzahl der Schlitze 2 in dem Transportteller (beispielsweise 12) untersetzt ist (im Beispiel also 1 : 12), wird der Schalter 40 jeweils bei der Bewegung des Transporttellers von einem Schlitz zum andern einmal kurz betätigt. Die Nocke 41 ist so eingestellt, dass sie den Schalter 40, bevor ein Prüfling den Messrachen erreicht, kurz betätigt.
Dadurch nehmen die Elemente 27-32, die Magnete 34-39, sowie die Weichenflügel 134-139 ihre Ausgangsstellung ein.
Solange der Prüfling noch nicht im Messrachen liegt, wird der Taststift 8 durch die Wirkung der Feder 10 bis zu dem Anschlagstift 44 aus dem Gehäuse herausgedrückt. Dadurch sinkt die Gleichspannung des Gleichstromverstärkers 25 unter Null. Keines der Schaltelemente 27-32 erhält dadurch einen Erreger-Impuls und das Anzeigeinstrument 26 zeigt unter Null an (strichpunktiert gezeichnete Zeigerstellung). Wird aber der Prüfling durch den Transportteller 3 in den Messrachen geschoben, so drückt er den Taststift in das Gehäuse hinein. Als Folge davon steigt die Gleichspannung des Verstärkers 25 an. Ist sie soweit gestiegen, dass beispielsweise der Zeiger des Anzeigeinstrumentes den Teilstrich 227 erreicht hat, so reicht diese Spannung gerade aus, das erste der bistabilen Elemente 27-32 (nämlich 27) zum Ansprechen zu bringen.
Steigt die Spannung noch weiter an, bis beispielsweise der Teilstrich 228 am Anzeigeinstrument erreicht ist, so reicht diese Spannung aus,
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das bistabile Element 28 zum Ansprechen zu bringen. Dieses Element stellt nach erfolgtem Anspre- chen das vorhergehende Element 27 sofort zurück. Ist schliesslich der Prüfling ganz in den Messrachen hineingeschoben, so folgt kein weiterer Spannungsanstieg mehr.
Es sei angenommen, dass bis dahin die Spannung bis zu der ausgezogenen Zeigerstellung angestie- gen, der Teilstrich 229 also überschritten sei. Das bistabile Element 29 ist demgemäss angespro- chen. Es hat dadurch das Element 28 zurückgestellt und den Schalter 129 geschlossen. Dadurch ist der'Magnet 36 erregt worden, der den Leitflügel 136 in die strichpunktierte Lage schwenkt. Zu- sammen mit dem Leitflügel 135 bildet er jetzt einen Kanal zu dem Behälter hin (nicht gezeichnet), der die Prüflinge, deren Mass dem elektrischen Wert zwischen dem Teilstrich 229-230 entspricht, sammelt. Im weiteren Verlauf verlässt der Prüfling den Messrachen. Dadurch sinkt die Spannung wieder unter Null. Das bistabile Element 29 bleibt jedoch in der angesprochenen Stellung, so dass der von den Leitflügeln 135 und 136 gebildete Kanal erhalten bleibt.
In diesen Kanal fällt der Prüfling und wird durch ihn in den seiner Toleranzlage entsprechenden Behälter (nicht gezeichnet) geleitet. Bevor der nächste Prüfling den Messrachen erreicht, schliesst der von der Nocke 41 gesteuerte Schalter 40 kurzzeitig, wodurch das bistabile Element 29 zurückstellt und den Kontakt 129 öffnet. Der Leitflügel 136 geht dadurch in seine Anfangsstellung (ausgezogen gezeichnet) zurück.
Um die Einstellung des Messrachens automatisch unter Kontrolle zu halten, liegt das Normal (Etalon) 45 während des Betriebes in dem im Transportteller 4 in Pfeilrichtung B verschiebbaren Halter 46. Periodisch, in vorgegebenen Zeitabschnitten (etwa alle 10-15 min), wird automatisch die Prüflingszuführ durch den Magneten 48 (Fig. 2) gesperrt und gleichzeitig der Halter 46 durch den Magneten 47 vorgeschoben, so dass das Normal 45 genau dort im Transportteller 3 liegt, wo sonst die Prüflinge liegen. In dieser Lage wird das Normal 45 von dem Transportteller 3 durch den Messrachen durchgeschoben. Dabei wird festgestellt, ob die ursprüngliche Einstellung der Einrichtung nach dem Normal in vorgegebenen Grenzen 229-230 noch stimmt.
Sind diese Grenzen überschritten, so wird das motorisch betriebene Potentiometer 16 um einen bestimmten Wert, beispielsweise zwei Drittel der Grenzbreite, nachgestellt. Das Verfahren wird solange wiederholt, bis der beim Durchgang des Normals erreichte Messwert wieder innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt. Erst dann schalten die Magnete 47-48 wieder ab, wodurch die Prüflingszufuhr wieder freigegeben und der Halter 46 wieder zurückgezogen wird, so dass der normale Betrieb weiterläuft.
Der Zeitschalter 49 gibt nach einer vorgegebenen einstellbaren Zeit (beispielsweise 15 min) einen Impuls auf das Relais 50. Dieses schliesst dadurch seine Schalter 150 und 250. Durch den Schalter 150 bleibt das Relais erregt, auch wenn der Impuls des Zeitschalters abgelaufen ist.
Etwa in der Stellung des Transporttellers, die in Fig. 1 veranschaulicht ist, schliesst die auf der Welle 4 befestigte Nocke 51 (Fig. 2) die Schalter 151 und 251. Dadurch wird das Relais 52 über den Schalter 250 des Relais 50 erregt und schliesst seine Schalter 152 und 252. Der Schalter 152 hält das Relais 52 auch dann unter Strom, wenn der Nockenschalter 251 wieder öffnet.
Infolge des geschlossenen Schalters 252 des Relais 52 werden die Magnete 47 und 48 erregt. Der Magnet 47 schiebt den Halter 46 vor, so dass das Normal 45 an Stelle eines Prüflings in dem Transportteller liegt. Die weiteren in dem Transportteller liegenden Prüflinge werden noch durch den Messrachen durchgeführt und normal selektiert. Weitere Prüflinge können jedoch infolge der Sperrung mittels des Magneten 48 nicht mehr in den Transportteller fallen.
Kurz bevor'das Normal den Messrachen erreicht, schliesst die auf der Welle 4 befestigte Nokke 53 die Nockenschalter 153 und 253. Durch den Nockenschalter 153 wird das Relais 54 über die Relaisschalter 250,152 und 150 erregt. Dadurch schliessen die Relaisschalter 154 und 20, während die Relaisschalter 254 und 19 umschalten. Durch Schliessen von Schalter 20 ist jetzt das Potentiometer 14 in den Brückenkreis eingeschaltet. Durch Umschalten von Schalter 19 liegt jetzt die volle Spannung des Generators 17 am Brückenkreis. Dadurch ist das Übersetzungsverhältnis der Taststiftverschiebung zur elektrischen Wertänderung um ein Vielfaches grösser als bei der Schalterstellung von 19 nach Fig. l bei Normalbetrieb.
Wenn bei Normalbetrieb beispielsweise eine Zeiger- änderung von dem Teilstrich 229 bis zum Teilstrich 230 am Anzeigeinstrument einer Taststiftverschiebung von einem Mikron entspricht, so entspricht diese Zeigeränderung bei der Schalterstellung nach Fig. 2 jetzt einer Taststiftverschiebung von beispielsweise einem Zehntel Mikron. Das Potentiometer 14, welches jetzt in dem Brückenkreis liegt, ist bei dieser Stellung bei der Einrichtung der Messstation auf das Normal so eingestellt worden, dass der Zeiger des Anzeigeinstrumentes 26 genau auf Skalenmitte (strichpunktierter Zeiger in Fig. 2) steht.
Durch Umschalten des Schalters 254 ist der Verstärkerausgang von 25 jetzt von den bistabilen
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Elementen 27-32 abgeschaltet und liegt jetzt an den bistabilen Elementen 327-331. Der Relaisschalter 154 hält das Relais 54 erregt, auch wenn der Nockenschalter 163 wieder öffnet.
Der Nockenschalter 153 erregt ausser Relais 54 auch das Relais 55. Das Relais 54 bleibt über den Schalter 154 erregt, auch wenn der Nockenschalter 153 wieder öffnet. Der Relaisschal- ter 155 des Relais 55 schaltet die Rückstellung der bistabilen Elemente vom Nockenschalter 40 ab und legt sie an den Nockenschalter 253, der von der Nocke 53 betätigt wird. Als Folge davon wird die Rückstellung nun jeweils nach einer vollen Umdrehung des Transporttellers 3 ausgelöst.
Die bistabilen Elemente 327-331 sind so eingestellt, dass das Element 327 anspricht, wenn die Spannung von 25 stark im Minus liegt, der Zeiger des Anzeigeinstrumentes 26 also links vom Teilstrich 228 steht (Fig. 2). Steigt die Spannung von 25 als Folge des Durchganges, in diesem Falle des Etalons durch den Tastrachen, so spricht das bistabile Element 328 an und löscht gleichzeitig das Element 327, sobald der Zeiger des Anzeigeinstrumentes den Teilstrich 228 überschreitet. Entsprechend sprechen die Elemente 329,330 und 331 an bei gleichzeitigem Löschen des jeweils vorherigen Elementes, wenn der Zeiger des Anzeigeinstrumentes 26 die Teilstriche 229, 230 und 231 überschreitet.
Die nach Sperrung der Zuführung durch den Magneten 48 noch in dem Transportteller 3 befindlichen Prüflinge sind bis zum Schliessen der Nockenschalter 153 und 253 durch den Tastrachen gebracht und ihrer Toleranzlage entsprechend durch die Weichenflügel 134-139 in ihre Behälter geleitet worden. Im Tastrachen befindet sich deshalb im Zeitpunkt des Schliessens von Nockenschalter 153 kein Prüfling. Es spricht deshalb das bistabile Element 327 an, ohne zunächst irgendeinen weiteren Vorgang auszulösen.
Es sei nun angenommen, dass der Tastrachen durch unkontrollierbare Einflüsse etwas kleiner gegen- über seiner ursprünglichen Einstellung geworden ist, u. zw. um soviel, dass der Zeiger des Anzeigegerätes zwischen den Teilstrichen 230 und 231 (ausgezogene Stellung des Zeigers in Fig. 2) steht, wenn das Etalon sich ganz in dem Tastrachen befindet. Als Folge davon spricht das bistabile Element 330 an. Dadurch ist das ihm zugeordnete Relais 58 an den einen Pol der Gleichstromquelle 43 gelegt (nicht durchgezeichnet, sondern nur symbolisiert durch die Verbindung zwischen 58 und 330). Wird nun im weiteren Verlauf der Nockenschalter 151 durch die Nocke 51 geschlossen, so liegt auch der andere Pol der Gleichstromquelle an dem Relais 58 (Leitung a).
Das Relais 58 spricht an und schliesst den Relaisschalter 158, während es den Relaisschalter 258 öffnet und die Relaisschalter 358 und 458 umschaltet.
Durch den Relaisschalter 158 ist das Relais selbsthaltend, es bleibt also erregt, auch wenn der Nockenschalter 151 wieder öffnet. Es wird erst dann stromlos, wenn das bistabile Element 330 zurückschaltet. Durch das Öffnen des Relaiskontaktes 258 und die Umschaltung der Kontakte 358 und 458 erhält der Schrittschaltmotor 57 einen Impuls, der zu einem Schritt in Pfeilrichtung B führt.
Die Motorwelle ist mit dem Schleifer des Potentiometers 16 gekoppelt, so dass das Potentiometer um einen bestimmten Betrag verstellt und dadurch der Zustand der aus den Tasterspulen 12, 13 und den Potentiometern 14,15 und 16 gebildeten Brücke entsprechend geändert wird. Die Grösse des Schrittes, den der Motor 57 bei einem Impuls ausführt, ist so bemessen, dass die Brücke um soviel verstellt wird, als es einer Zeigeränderung am Anzeigeinstrument von etwa zwei Dritteln des Abstandes zweier Schaltpunkte (228-229 = 229-230 = 230-231) voneinander entspricht.
Im vorliegenden Beispiel würde daher der von dem Motor 57 ausgeführte Schritt bewirken, dass der Zeiger des Anzeigeinstrumentes wieder innerhalb der beiden Schaltpunkte 229-230 steht, u. zw. würde er ziemlich genau in der Mitte (strichpunktierte Zeigerstellung in Fig. 2) zwischen 229-230 stehen. Der Messrachen wäre also wieder auf die ursprüngliche Einstellung gebracht.
Das bistabile System 330 bleibt zunächst erregt, bis der Transportteller 3 eine Umdrehung gemacht hat und die Rückstellung durch den Nockenkontakt 253 ausgelöst worden ist. Durch die Auslösung der Rückstellung schaltet das bistabile Element 330 zurück, das Relais 58 wird dadurch stromlos, so dass die Relaisschalter 158,258, 358 und 458 wieder die strichpunktierte Stellung einnehmen. Kurz nach Auslösung der Rückstellung geht aber das Etalon erneut durch den Tastrachen. Der Zeiger des Anzeigeinstrumentes wird jetzt die durch die Verstellung des Potentiometers 16 korrigierte Stellung einnehmen. Als Folge davon spricht jetzt das bistabile Element 329 an (Schaltpunkt 229 ist überschritten, Schaltpunkt 230 ist nicht erreicht).
Dadurch ist das zugeordnete Relais 59 an den einen Pol der Gleichstromquelle 43 gelegt (nicht durchgezeichnet, sondern nur symbolisiert durch die Verbindung zwischen 59 und 329). Wird nun im weiteren Verlauf der Nockenschalter 151 durch die Nocke 51 geschlossen, so liegt auch
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der andere Pol der Stromquelle 43 an dem Relais 59. Es öffnet den Schalter 159 und unter- bricht dadurch die Haltekontakt-Leitung der Relais 50,52, 54 und 55, so dass diese in ihre ursprüng- liche Stellung zurückgehen. Damit ist die Normal-Schalterstellung (Fig. l) wieder erreicht. Die Ma- gnete 47 und 48 werden stromlos, so dass der Etalon-Halter 46 wieder in seine Normal-Stellung (Fig. l) zurückgeht und die Zufuhr der Prüflinge zu dem Transportteller wieder freigegeben ist.
Die normale Sortierung geht jetzt weiter. Durch den Rückstellkontakt 40, der jetzt wieder wirksam ist, wird das bistabile Element 329 gelöscht, so dass der Relaiskontakt 159 wieder schliesst. Das Zeit- relais 49 läuft jetzt wieder ab und löst nach Ablauf der eingestellten Zeit den gleichen Justiervor- gang von neuem aus.
Wäre die ungewollte Verstellung des Messrachens grösser gewesen als in dem beschriebenen Beispiel, wäre der Zeiger des Anzeigegerätes beim Durchgang des Etalons beispielsweise bis hart an den Schaltpunkt 231 herausgerückt, ohne diesen auszulösen, so wäre durch den Schritt des Schaltmotors 57 die ursprüngliche Einstellung des Messrachens noch nicht erreicht. Der Zeiger des Anzeigegerätes würde vielmehr rechts von dem Schaltpunkt 230 stehen (ausgezogene Zeigerstellung Fig. 2). Nach erfolgter Rückstellung würde daher beim zweiten Durchgang des Etalons durch den Messrachen das bistabile Element 330 ein zweites Mal ansprechen und dadurch über die Relaisschalter 258, 358, 458 einen zweiten Impuls auf den Schritt-Schaltmotor 57 geben.
Dieser würde einen zweiten Schritt in Richtung B machen, so dass erst jetzt (nach zweimaligem Durchgang des Etalons) die ursprüngliche Einstellung des Messrachens wieder erreicht wäre. Beim dritten Durchgang des Etalons würde das bistabile Element 329 ausgelöst und dadurch die Normal-Sortierung wieder hergestellt.
Hätte sich der Messrachen ungewollt in entgegengesetzter Richtung geändert, wäre er also grösser geworden, so hätte beim ersten Durchgang des Etalons der Zeiger des Anzeigeinstrumentes eine Stellung in dem Raum zwischen den Schaltpunkten 228 und 229, ohne letzten auszulösen, eingenommen. Es wäre also nur das bistabile Element 328 ausgelöst worden, welches nach Auslösung der Nockenkontakte 151 den Schalter 260 über das Relais 60 eingeschaltet hätte, während die Schalter 258, 358 und 458 ihre ursprüngliche Schalterstellung (strichpunktierte Stelle Fig. 2) beibehalten hätten. Dadurch wäre beim jeweiligen Schliessen des Schalters 260 der Strom in umgekehrter Richtung durch den Schrittschaltmotor 57 geflossen. Er hätte dadurch seine Schritte in Richtung C ausgeführt, so dass die Brücke in umgekehrter Richtung verstellt worden wäre.
Der Zeiger wäre also bei jedem Schritt von 57 nach rechts gewandert, bis er das Feld zwischen den Schaltpunkten 229-230 erreicht hätte.
Bei dieser Zeigerstellung wäre dann wieder das Relais 59 durch das bistabile Element 329 erregt worden, so dass dessen Schalter geöffnet hätte, wodurch die Normal-Sortierung wieder hergestellt worden wäre.
Hätte sich der Messrachen ungewollt nach der einen oder andern Richtung soweit verstellt, dass beim Durchgang des Etalons durch den Messrachen entweder der Schaltpunkt 228 noch nicht erreicht oder der Schaltpunkt 231 bereits überschritten wäre, so würde das bistabile Element 327 oder entsprechend das bistabile Element 331 nach erfolgtem Durchgang des Etalons angesprochen haben.
Beide Elemente wirken auf das Relais 61, so dass dieses beim Schliessen des Schalters 151 erregt würde. Das Relais würde den Schalter 261 öffnen und dadurch den Antriebsmotor 6 des Automaten stillsetzen.
Die Prüflinge, die von dem vorausgehenden bis zu diesem Justierungsvorgang durch den Automaten gegangen sind, sind zumindestens zum Teil falsch sortiert. Denn das Etalon zeigte an, dass der Messrachen sich um einen unzulässigen Wert verändert hatte (228 noch nicht erreicht, bzw. 331 bereits überschritten). Damit in solchen Fällen keine falsch sortierten Prüflinge in die Ablegekästen gelangen, werden die Prüflinge zwischen den Justierungsvorgängen in Zwischenbehältern gesammelt.
In Fig. 3 ist die Sortierweiche nochmals dargestellt, u. zw. mit den durch die Weichenflügel 134 bis 140 gebildeten Zwischenbehältern und den Ablegebehältem.
Der Anschaulichkeit halber sind die Magnete, welche die einzelnen Weichenflügel betätigen, fortgelassen. Man erkennt, dass die Zwischenbehälter durch die Kulisse 62 geschlossen sind, so dass keine Prüflinge in die Behälter gelangen können. Liegt die ungewollte Verstellung des Messrachens in den zulässigen Grenzen, haben also bei Beginn des Justierungsvorganges nur die Relais 60 oder 58 angesprochen, so reguliert der Schrittschaltmotor 57, wie bereits oben beschrieben wurde, das Potentiometer 16 so weit, bis der Normalzustand des Messrachens wieder erreicht ist und das Relais 59 anspricht. Durch das Relais 59 wird aber nicht nur der ursprüngliche Zustand der ganzen Anlage wiederhergestellt, sondern durch das Umschalten des Relaisschalters 159 (strichpunktierte Schalterstellung) wird ausserdem das Zeitrelais 63 (Fig. 2 und 3) angeregt.
Es schaltet über eine einstellbare
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Zeit (2-3 sec) den Schalter 64 ein, wodurch die beiden Magnete 65 erregt werden, so dass sie die Kulisse 62 hochziehen (senkrecht zur Zeichenebene). Die in den Zwischenbehältern 134-140 lie- genden Prüflinge können dadurch in die Ablegebehälter I bis + abfallen. Nach Ablauf der am Zeitrelais 63 eingestellten Zeit öffnet der Schalter 64 wieder und die Kulisse 62 schliesst die Zwischenbehälter 134-140, so dass die nun selektierten Prüflinge in den Zwischenbehältem bis zum nächsten Justierungsvorgang gesammelt werden.
Ist dagegen bei Beginn des Justierungsvorganges der Messrachen so weit ungewollt verstellt, dass das Relais 61 anspricht, so stellt, wie bereits oben beschrieben wurde, der Automat ab. Die Zwischenbehälter 134-140 müssen jetzt von Hand entleert werden und die entsprechenden Prüflinge zur erneuten Selektion in den Automaten eingeführt werden.
Um den Automaten wieder zum Anlaufen zu bringen, wird die Taste 66 betätigt. Dadurch öffnen die Kontakte 67-67 und 69-69, so dass das Relais 61 von den bistabilen Elementen 327 und 331 abgeschaltet ist und stromlos wird. Der Relaisschalter 161 öffnet und der Relaisschalter 261 schliesst wieder, so dass der Antriebsmotor 6 wieder anläuft. Durch die Betätigung der Taste 66 werden aber gleichzeitig die Kontakte 68-68 und 70-70 geschlossen. Dadurch ist das bistabile Element 331 zusammen mit dem bistabilen Element 330 an das Relais 58 und das bistabile Element 327 zusammen mit dem bistabilen Element 328 an das Relais 60 geschlossen.
Solange also der Schaltpunkt 228 noch nicht erreicht wird oder der Schaltpunkt 231 überschritten ist, schaltet nach jeweiligem Durchgang des Etalons durch den Messrachen das Relais 60 bzw. 58, so dass der Schrittschaltmotor 57 jeweils einen Schritt macht. Das gleiche geschieht, wenn der Schaltpunkt 228 zwar überschritten, der Schaltpunkt 229 jedoch noch nicht erreicht wird, oder der Schaltpunkt 231 zwar noch nicht erreicht, der Schaltpunkt 230 jedoch überschritten ist. Erst wenn der Schaltpunkt 229 überschritten und der Schaltpunkt 230 noch nicht erreicht ist, schaltet das Relais 59 und stellt dadurch den Normalzustand des Automaten wieder her. Die Taste 66 braucht jetzt nicht mehr betätigt zu werden.
Auch wenn der Messrachen sich erheblich verstellt hat, gelangen keine falsch gemessenen Prüflinge in die Ablegebehälter I bis +. Ausserdem braucht in solchem Falle der Messrachen nicht von Hand nachgestellt zu werden. Vielmehr geschieht auch die Neueinregulierung des Messrachens in diesem Fall vollautomatisch.
Sämtliche in dieser Beschreibung angeführten elektromechanischen Relais können selbstverständlich durch entsprechende elektronische Elemente (Flip-Flop-Stufen, Thyratron, Schaltdioden usw.) ersetzt sein. Es ist auch nicht wesensnotwendig, die Fördervorrichtung als Drehteller auszubilden. So könnten beispielsweise Fördergelenkketten zum Transport der Prüflinge und des Normals zur Anwendung kommen. Drehteller reichen jedoch in den meisten Fällen aus und sie sind einfach und betriebssicher.
PATENTANSPRÜCHE :
EMI9.1