Bei den meisten automatischen Bearbeitungs- und Fertigungsmaschinen ist es notwendig, dass der zu be- oder verarbeitende Gegenstand der Maschine in einer ganz bestimmten Lage zugeführt wird. Bei manchen Gegenständen ist dies verhältnismässig leicht, wenn sie etwa eine spezielle Form oder eine bestimmte Dichteverteilung haben, durch welche sich selbsttätig eine Vorzugslage einstellt. Bei den meisten Gegenständen ist dies jedoch nicht der Fall, so dass man die Gegenstände mit geeigneten Vorrichtungen in die richtige Lage bringen muss. Da solche Vorrichtungen jedoch nicht mit absoluter Exaktheit arbeiten, sondern es auch vorkommen kann, dass sie ein Gegenstand in einer Fehllage verlässt, muss die Lage des Gegenstandes nochmals mit der gewünschten Sollage verglichen werden.
Stimmt diese Lage mit der Sollage innerhalb gegebener Toleranzen überein, so wird dann der Gegenstand an die Fertigungs- oder Bearbeitungsmaschine weitergegeben, ansonsten ausgeschieden.
Die vorliegende Erfindung gibt nun ein Verfahren zum Vergleichen der Lage eines Gegenstandes mit einer Sollage an, welches es gestattet, das Vergleichsergebnis automatisch zur Ausscheidung von Gegenständen mit Fehllagen auszuwerten.
Dieses Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass man den Gegenstand und einen gleichen, die Sollage einnehmenden Vergleichsgegenstand in den Einflussbereich je eines elektrischen oder magnetischen Feldes bringt und die dabei auftretenden Verschiebungsströme bzw. die Induktionsflüsse miteinander vergleicht.
Man kann dabei so vorgehen, dass man die beiden zu vergleichenden Gegenstände gleichzeitig dem Einfluss der Felder unterwirft. Man kann aber auch vor dem eigentlichen Vergleichsvorgang den Vergleichsgegenstand in den Einflussbereich des jeweiligen Feldes bringen, den dabei auftretenden Verschiebungsstrom bzw. Induktionsfluss als Sollgrösse speichern und erst anschliessend während des eigentlichen Vergleichsvorganges diese Sollgrösse mit der entsprechenden, vom Prüfgegenstand verursachten magnetischen bzw. elektrischen Grösse vergleichen.
Gemäss einer zweckmässigen Durchführungsart des neuen Verfahrens geht man so vor, dass man den zu prüfenden Gegenstand und den Vergleichsgegenstand in das Magnetfeld je einer Induktionsspule bringt und die in deren Sekundärwicklungen induzierten Spannungen vergleicht. Insbesondere ist es dabei zweckmässig, wenn man zwei gleiche Induktionsspulen verwendet und an ihre Primärwicklungen dieselbe Spannung legt.
Man kann auch so vorgehen, dass man den zu prüfenden Gegenstand und den Vergleichsgegenstand in das elektrische Feld je eines Plattenkondensators bringt und die Verschiebungsströme vergleicht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn man zwei gleiche Kondensatoren verwendet und an sie die gleiche Spannung anlegt.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, wobei man mit einem Magnetfeld arbeitet. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Induktionssysteme mit je einer Primär- und einer Sekundärwicklung umfasst, die so ausgebildet sind, dass die beiden zu vergleichenden Gegenstände jeweils in den Bereich der grössten Kraftflussdichte der Systeme einbringbar sind, und dass sie Mittel zur Speisung der Primärwicklungen und zum Vergleich der in den Sekundärwicklungen induzierten Spannungen aufweist.
Gemäss einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung so konstruiert sein, dass die Induktionssysteme als zwei hohle Induktionsspulen ausgebildet sind, deren Innendurchmesser mindestens so gross sind wie die grösste Abmessung des zu prüfenden Gegenstandes. Dabei ist es zweckmässig, wenn beide Spulen identisch aufgebaut sind. Die Mittel zum Spannungsvergleich können einen Strommesser umfassen und die Sekundärwicklungen der beiden Induktionsspulen können über diesen Strommesser zu einem geschlossenen Schaltkreis zusammengeschaltet sein. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn zwei Enden der Primärwicklungen der beiden Induktionsspulen zusammengefasst sind und die verbleibenden beiden Enden an einer Wechselspannungsquelle anliegen.
Gemäss einer anderen zweckmässigen Variante können die Induktionssysteme auch als Hufeisenmagnete ausgebildet sein, deren Polschuhe einen grösseren Abstand haben als die grösste Abmessung des Prüfgegenstandes.
Nachstehend werden anhand der beiliegenden Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Vorrich tung näher erläutert und das erfindungsgemässe Verfahren anhand dieser Beispiele erklärt. In der Zeichnung zeigen die beiden Figuren je ein Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung.
Die Vorrichtung gemäss der Figur 1 weist zwei Induktionsspulen 1 und 2 auf, welche einen hohlen Spulenkörper la bzw.
2a besitzen. Der Hohlraum des Spulenkörpers muss natürlich wenigstens so gross sein, dass er den auf seine Lage zu untersuchenden Gegenstand 3 bzw. einen Vergleichsgegenstand 4, der von derselben Art wie der zu prüfende Gegenstand sein muss, in jeder beliebigen Lage aufnehmen kann. In der Zeich nung sind die beiden Gegenstände 3 und 4 der Einfachheit halber frei schwebend dargestellt. In Wirklichkeit sind sie natürlich auf einer geeigneten Unterlage angeordnet, wobei die Unterlage für den Prüfgegenstand selbstverständlich ein Transportband oder etwas Ähnliches ist, um einen Gegenstand nach dem anderen automatisch in die Induktionsspule einzuführen bzw. aus ihr wieder zu entnehmen.
Die Primärwicklungen lb bzw. 2b der beiden Induktionsspulen 1 bzw. 2 sind in Reihe geschaltet und über einen Schutzwiderstand 5 und ein Amperemeter 6 an einen Regeltrafo 7 angeschlossen, der seinerseits wieder am Wechselstromnetz liegt.
Die Sekundärwicklungen lc bzw. 2c der beiden Induktionsspulen sind über ein weiteres Amperemeter 8 zu einem geschlossenen Schaltkreis zusammengeschaltet, wobei die Enden der Sekundärwicklungen derart zusammengefasst sind, dass sich die an ihnen auftretenden Spannungen gegenseitig subtrahieren.
Typische Daten für die Vorrichtung sind bei 220 V Netzspannung:
Induktionsspulen:
Länge a) 300 mm, b) 100 mm
Innendurchmesser a) 120 mm, b) 30 mm
Windungszahl primär und sekundär a) je 60, b) je 440
Widerstand 90 Ohm
Die dabei auftretenden Ströme betragen im Primärkreis einige Ampere, im Sekundärkreis einige Milliampere.
Für das folgende wird vorausgesetzt, dass es sich um einen metallischen Gegenstand handelt.
Liegt am Regeltrafo 7 eine Wechselspannung an, so kann über den Widerstand 5 und die beiden Primärwicklungen der Induktionsspulen 1 und 2 ein Strom fliessen, der auf dem Amperemeter ablesbar ist.
Dieser Primärstrom ist in beiden Spulen gleich gross und erzeugt daher in beiden Spulen ein gleich grosses Magnetfeld, da ja die Spulen identisch aufgebaut sind. Dieses Magnetfeld durchsetzt in jeder Spule den darin befindlichen Gegenstand und induziert in der Sekundärwicklung eine Spannung. Da nun aber nach dem Induktionsgesetz die induzierte Spannung proportional der zeitlichen Änderung des magnetischen Flus ses ist und dieser magnetische Fluss seinerseits proportional ist zur Fläche, die er durchsetzt, so wird die Spannung in den Sekundärwicklungen von der Lage des Gegenstandes in der Induktionsspule abhängen. Je nach seiner Lage bietet er nämlich den Kraftlinien einen anderen Querschnitt, so dass der magnetische Fluss bei verschiedenen Gegenstandslagen verschieden ist.
Wenn nun die Lage des Prüfgegenstandes mit der des Vergleichsgegenstandes übereinstimmt, dann sind die induzierten Spannungen in beiden Sekundärwickfungen gleich hoch und kompensieren sich, so dass kein Ausgleichsstrom über das Amperemeter 8 fliesst. Sobald sich jedoch der Gegenstand in einer anderen Lage als der Vergleichsgegenstand befindet, sind die induzierten Spannungen nicht mehr gleich gross, es wird also ein Ausgleichsstrom am Amperemeter ablesbar sein. Die Höhe dieses Stroms hängt natürlich von der Verschiedenheit der beiden zu vergleichenden Lagen ab.
Praktisch wird man nun den Ausgleichsstrom dazu benützen, um eine Auswurfvorrichtung zu steuern, die alle Gegenstände mit Fehllage im Zuge ihres Weitertransports aussondert.
Man ist selbstverständlich nicht daran gebunden, dass beide Induktionsspulen gleich aufgebaut sein müssen. Auch bei verschiedenen Spulen würde sich ein Ausgleichsstrom einstellen, der dann aber auch bei Übereinstimmung zwischen den beiden zu vergleichenden Lagen nicht verschwinden würde.
Die in der Figur 2 dargestellte Vorrichtung ist im Prinzip gleich aufgebaut wie die vorstehend beschriebene Vorrichtung.
Anstelle der hohlen Spulen besitzt sie jedoch zwei Hufeisenmagnete 10 und 20, zwischen deren Polschuhen 11 bzw. 21 der Prüfgegenstand auf seine Lage zum Vergleichsgegenstand untersucht wird. Das dazu nötige Magnetfeld wird von je einer im Joch 13 bzw. 23 der Hufeisenmagnete angeordneten Primärwicklungen 12 bzw. 22 erzeugt, welche in analoger Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel an eine Stromquelle 30 angeschlossen sind. Die zur Lageerkennung nötigen elektrischen Spannungen werden in je einer ebenfalls auf dem Joch
13 bzw, 23 sitzenden Sekundärwicklung 14 bzw. 24 induziert und im Messinstrument 31 in der beschriebenen Weise ausgewertet.
Eine andere Realisierungsmöglichkeit des erfindungsgemässen Verfahrens wäre die mittels eines elektrischen Feldes. In Analogie zum vorstehenden Beispiel mit einem Magnetfeld müssten dann ein Vergleichsgegenstand und ein Prüfgegenstand zwischen die Platten je eines Kondensators eingebracht werden und dann die Verschiebungsströme gemessen werden, welche ebenfalls abhängig sind von der Fläche, welche die Kraftlinien durchsetzen. Der schaltungsmässige Aufbau einer solchen Vorrichtung ist sehr einfach, so dass er hier nicht expliziert dargestellt wird.
Selbstverständlich ist es auch möglich, durch Kombination mehrerer der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen, etwa beispielsweise zweier Induktionsspulensysteme mit verschieden orientierten Feldrichtungen, den Prüfgegenstand auf mehrere
Raumlagen bezüglich des Vergleichsgegenstandes zu untersu chen.
Die vorliegende Erfindung schafft also die Möglichkeit, die Lage eines Prüfgegenstandes relativ zu einer Sollage ohne den Umweg über das menschliche Auge zu erkennen und entspre chend auszuwerten.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zum Vergleichen der Lage eines Gegenstandes bezüglich einer Sollage, dadurch gekennzeichnet, dass man den
Gegenstand und einen gleichen, die Sollage einnehmenden Vergleichsgegenstand in den Einflussbereich je eines elektrischen oder magnetischen Feldes bringt und die dabei auftretenden Verschiebungsströme bzw. die Induktionsflüsse miteinander vergleicht.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man den zu prüfenden und den Vergleichsgegenstand gleichzeitig dem Einfluss der Felder unterwirft.
2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man den Vergleichsgegenstand vor dem Vergleichsvorgang in den Einflussbereich des magnetischen oder elektrischen Feldes bringt, den dabei auftretenden Induktionsfluss bzw. Verschiebungsstrom als Sollgrösse speichert und anschliessend mit der entsprechenden, durch den zu prüfenden Gegenstand verursachten magnetischen bzw. elektrischen Grösse vergleicht.
3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den zu prüfenden Gegenstand und den Vergleichsgegenstand in das Magnetfeld je einer Induktionsspule bringt und die in deren Sekundärwicklungen induzierten Spannungen vergleicht.
4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zwei gleiche Induktionsspulen verwendet und an ihre Primärwicklungen dieselbe Spannung legt.
5. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den zu prüfenden Gegenstand und den Vergleichsgegenstand in das elektrische Feld je eines Plattenkondensators bringt und die Verschiebungsströme vergleicht.
6. Verfahren nach Unteranspruch dadurch gekennzeichnet, dass man zwei gleiche Kondensatoren verwendet und an sie die gleiche Spannung anlegt.
PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, wobei man mit einem Magnetfeld arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Induktionssysteme mit je einer Primär- und einer Sekundärwicklung umfasst, die so ausgebildet sind, dass die beiden zu vergleichenden Gegenstände jeweils in den Bereich der grössten Kraftflussdichte der Systeme einbringbar sind, und dass sie Mittel zur Speisung der Primärwicklungen und zum Vergleich der in den Sekundärwicklungen induzierten Spannungen aufweist.
UNTERANSPRÜCHE
7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionssysteme als zwei hohle Induktionsspulen ausgebildet sind, um den Vergleichsgegenstand und den zu prüfenden Gegenstand in die Spulen einführen zu können.
8. Vorrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spulen identisch aufgebaut sind.
9. Vorrichtung nach Unteranspruch 7 oder Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Spannungsvergleich einen Strommesser umfassen und die Sekundärwicklungen der beiden Induktionsspulen über den Strommesser zu einem geschlossenen Kreis zusammengeschaltet sind.
10. Vorrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Enden der Primärwicklungen der beiden Induktionsspulen zusammengefasst sind und die verbleibenden beiden Enden an einer Wechselspannungsquelle anliegen.
11. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionssysteme als Hufeisenmagnete mit Polschuhen ausgebildet sind, wobei die Polschuhe einen Spalt bilden, um die Gegenstände in diesen einführen zu können.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
With most automatic processing and manufacturing machines it is necessary that the object to be processed or processed is fed to the machine in a very specific position. With some objects this is relatively easy if they have a special shape or a certain density distribution through which a preferred position is automatically established. However, this is not the case with most objects, so that the objects must be brought into the correct position with suitable devices. However, since such devices do not work with absolute accuracy, but it can also happen that an object leaves them in an incorrect position, the position of the object must be compared again with the desired target position.
If this position agrees with the target position within given tolerances, the object is then passed on to the manufacturing or processing machine, otherwise it is discarded.
The present invention now specifies a method for comparing the position of an object with a target position, which makes it possible to automatically evaluate the comparison result for the elimination of objects with incorrect positions.
According to the invention, this method is characterized in that the object and an identical comparison object occupying the desired position are brought into the area of influence of an electric or magnetic field and the displacement currents or induction fluxes that occur are compared with one another.
You can proceed in such a way that the two objects to be compared are simultaneously subjected to the influence of the fields. However, before the actual comparison process, the comparison object can also be brought into the area of influence of the respective field, the displacement current or induction flux that occurs as a target value and only then, during the actual comparison process, this target value can be compared with the corresponding magnetic or electrical value caused by the test object .
According to an expedient way of carrying out the new method, the procedure is that the object to be tested and the object to be compared are brought into the magnetic field of an induction coil and the voltages induced in their secondary windings are compared. It is particularly useful if you use two identical induction coils and apply the same voltage to their primary windings.
One can also proceed in such a way that the object to be tested and the object to be compared are brought into the electric field of a plate capacitor and the displacement currents are compared. It is advantageous if you use two identical capacitors and apply the same voltage to them.
The invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention, working with a magnetic field. The device is characterized in that it comprises two induction systems, each with a primary and a secondary winding, which are designed so that the two objects to be compared can each be introduced into the area of the greatest power flux density of the systems, and that they have means for supplying the Primary windings and for comparison of the voltages induced in the secondary windings.
According to an advantageous embodiment, the device can be constructed in such a way that the induction systems are designed as two hollow induction coils, the inner diameter of which is at least as large as the largest dimension of the object to be tested. It is useful if both coils are constructed identically. The means for voltage comparison can comprise an ammeter and the secondary windings of the two induction coils can be interconnected via this ammeter to form a closed circuit. It can also be advantageous if two ends of the primary windings of the two induction coils are combined and the remaining two ends are connected to an alternating voltage source.
According to another expedient variant, the induction systems can also be designed as horseshoe magnets, the pole shoes of which are at a greater distance than the largest dimension of the test object.
Two exemplary embodiments of a device according to the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, and the method according to the invention is explained using these examples. In the drawing, the two figures each show an exemplary embodiment in a schematic representation.
The device according to FIG. 1 has two induction coils 1 and 2, which have a hollow coil body la or
2a own. The cavity of the coil body must of course be at least large enough to accommodate the object 3 to be examined for its position or a comparison object 4, which must be of the same type as the object to be tested, in any position. In the drawing voltage, the two objects 3 and 4 are shown floating freely for the sake of simplicity. In reality, of course, they are arranged on a suitable base, the base for the test object being of course a conveyor belt or something similar in order to automatically insert and remove one object after the other into the induction coil.
The primary windings lb and 2b of the two induction coils 1 and 2 are connected in series and connected via a protective resistor 5 and an ammeter 6 to a regulating transformer 7, which in turn is connected to the alternating current network.
The secondary windings 1c and 2c of the two induction coils are connected to a closed circuit via a further ammeter 8, the ends of the secondary windings being combined in such a way that the voltages occurring across them subtract each other.
Typical data for the device are at 220 V mains voltage:
Induction coils:
Length a) 300 mm, b) 100 mm
Inside diameter a) 120 mm, b) 30 mm
Number of turns primary and secondary a) 60 each, b) 440 each
Resistance 90 ohms
The currents that occur are a few amps in the primary circuit and a few milliamperes in the secondary circuit.
The following assumes that it is a metallic object.
If an alternating voltage is applied to the regulating transformer 7, a current can flow through the resistor 5 and the two primary windings of the induction coils 1 and 2, which can be read on the ammeter.
This primary current is the same in both coils and therefore generates an equally large magnetic field in both coils, since the coils are of identical construction. This magnetic field penetrates the object in each coil and induces a voltage in the secondary winding. Since, however, according to the induction law, the induced voltage is proportional to the change in the magnetic flux over time and this magnetic flux is in turn proportional to the area through which it passes, the voltage in the secondary windings will depend on the position of the object in the induction coil. Depending on its position, it offers the lines of force a different cross-section, so that the magnetic flux is different for different object positions.
If the position of the test item now matches that of the comparison item, the induced voltages in both secondary windings are the same and compensate each other so that no equalizing current flows through the ammeter 8. However, as soon as the object is in a different position than the comparison object, the induced voltages are no longer the same, so an equalizing current can be read on the ammeter. The level of this current naturally depends on the difference between the two positions to be compared.
In practice, the equalizing current will now be used to control an ejection device that rejects all objects with a wrong position in the course of their onward transport.
Of course, you are not bound to the fact that both induction coils have to be of the same construction. A compensating current would also be established in the case of different coils, which, however, would not disappear even if the two positions to be compared matched.
The device shown in FIG. 2 is constructed in the same way as the device described above.
Instead of the hollow coils, however, it has two horseshoe magnets 10 and 20, between whose pole pieces 11 and 21 the test object is examined for its position in relation to the comparison object. The magnetic field required for this is generated by a respective primary winding 12 or 22 arranged in the yoke 13 or 23 of the horseshoe magnets, which are connected to a current source 30 in a manner analogous to the first embodiment. The electrical voltages required for position detection are also applied to the yoke in one
13 or 23 seated secondary winding 14 or 24 induced and evaluated in the measuring instrument 31 in the manner described.
Another possibility of realizing the method according to the invention would be by means of an electric field. In analogy to the above example with a magnetic field, a comparison object and a test object would then have to be placed between the plates of a capacitor and then the displacement currents measured, which are also dependent on the area through which the lines of force penetrate. The circuit structure of such a device is very simple, so that it is not explicitly shown here.
Of course, it is also possible, by combining several of the devices described above, for example two induction coil systems with differently oriented field directions, to spread the test object over several
To examine spatial positions with regard to the object of comparison.
The present invention thus creates the possibility of recognizing the position of a test object relative to a target position without the detour via the human eye and evaluating it accordingly.
PATENT CLAIM I
Method for comparing the position of an object with respect to a target position, characterized in that the
Brings the object and an identical comparative object, which occupies the target position, into the area of influence of an electric or magnetic field each and compares the displacement currents or induction fluxes that occur with one another.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim, characterized in that the object to be checked and the object of comparison are simultaneously subjected to the influence of the fields.
2. The method according to claim, characterized in that the comparison object is brought into the area of influence of the magnetic or electric field before the comparison process, the resulting induction flux or displacement current is stored as a setpoint and then with the corresponding magnetic or caused by the object to be tested compares electrical quantity.
3. The method according to dependent claim 1, characterized in that the object to be tested and the object to be compared are each brought into the magnetic field of an induction coil and the voltages induced in their secondary windings are compared.
4. The method according to dependent claim 3, characterized in that two identical induction coils are used and the same voltage is applied to their primary windings.
5. The method according to dependent claim 1, characterized in that the object to be tested and the object to be compared are brought into the electric field of a plate capacitor and the displacement currents are compared.
6. The method according to dependent claim, characterized in that two identical capacitors are used and the same voltage is applied to them.
PATENT CLAIM II
Device for carrying out the method according to claim 1, wherein one works with a magnetic field, characterized in that it comprises two induction systems, each with a primary and a secondary winding, which are designed so that the two objects to be compared are each in the area of the largest Flux density of the systems can be introduced, and that it has means for feeding the primary windings and for comparing the voltages induced in the secondary windings.
SUBCLAIMS
7. Device according to claim II, characterized in that the induction systems are designed as two hollow induction coils in order to be able to introduce the object to be compared and the object to be tested into the coils.
8. Device according to dependent claim 7, characterized in that the two coils are constructed identically.
9. The device according to dependent claim 7 or dependent claim 8, characterized in that the means for voltage comparison comprise an ammeter and the secondary windings of the two induction coils are interconnected via the ammeter to form a closed circuit.
10. Device according to dependent claim 8, characterized in that two ends of the primary windings of the two induction coils are combined and the remaining two ends are connected to an AC voltage source.
11. The device according to claim II, characterized in that the induction systems are designed as horseshoe magnets with pole pieces, the pole pieces forming a gap in order to be able to introduce the objects into them.
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.