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Verfahren und Vorrichtung zur statistischen Qualitätskontrolle von
Erzeugnissen der Massenfertigung und zur Regelung der Massenfertigung Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur statistischen Qualitätskontrolle
von Erzeugnissen der Massenfertigung und zur Regelung der Massenfertigung, bei welchen
jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Exemplaren der gefertigten Erzeugnisse eine
Meßvorrichtung durchlaufen und die von dieser ermittelten Werte einem statistischen
Auswertgerät zugeführt werden, welches Regelsignale erzeugt.
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Die Anwendung statistischer Methoden zur Regelung von Fabrikationsprozessen
hat überall dort Bedeutung, wo die zu regelnde Größe, das sogenannte Gütekennzeichen,
z. B. Größe, Gewicht, chemische Zusammensetzung u.a., einen statistischen Charakter
aufweist, d. h. mit zufälligen Abweichungen behaftet ist und durch eine der Gaußschen
Kurve ähnliche Verteilungsfunktion darstellbar ist.
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Es ist eine Vorrichtung in der Zigarettenindustrie bekanntgeworden,
mit der eine fortlaufende Registrierung der Mittelwerte von Gütekennzeichen in fünf
Klassen vorgenommen wird, von denen zwei Ausschußklassen sind und außerhalb des
Toleranzbereiches liegen, während drei Klassen innerhalb des Toleranzbereiches liegen.
Von diesen drei Klassen werden in einer Klasse die maßhaltigen Stücke gezählt, während
in den beiden anderen Klassen die Stücke mit über- und Untermaß gezählt werden,
welche aber in ihren Abweichungen vom Sollwert noch nicht so weit abweichen, daß
eine Aussortierung notwendig ist. Hier wird die Registrierung vorgenommen, um eine
Auswertung durch die Bedienungsperson zu ermöglichen. Die Bedienungsperson weiß,
daß die Zigarettenmaschine dann besonders gut arbeitet, wenn das dem Sollwert entsprechende
Zählwerk möglichst hohe Werte aufweist, die Zähler in den Aussehußklassen möglichst
keine Zahlen anzeigen und die Zähler der übermaßhaltigkeit und der Untermaßhaltigkeit
möglichst gleichhohe Zahlen anzeigen. Hier wird also eine Auswertung lediglich von
der Bedienungsperson vorgenommen.
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Nun ist die Anwendung von Methoden der mathematischen Statistik in
der Fertigung wohlbekannt und führte bereits zu beachtenswerten Erfolgen und Fertigungskostensenkungen.
Die statistischen Methoden der Qualitätsregelung erlauben das Erreichen einer beinahe
beliebigen Genauigkeit des Fertigungsvorganges unter Benutzung von statistischen
Regelfaktoren, welche die Lage und Streuung des betreffenden Gütekennzeichens der
statistischen Verteilung charakterisieren. Diese Regelfaktoren (auch Auswahl-oder
statistische Kennwerte genannt) sind zufälligen Schwankungen unterworfen und werden
normalerweise durch Berechnung aus den Ergebnissen an einer Auswahl von Messungen
unter Anwendung mathematisch statistischer Methoden gewonnen. Durch Vergleich jedes
statistischen Kennwertes mit seinem durch den Regelungsplan bestimmten Grenzwert
kann festgestellt werden, ob seine Abweichung, d. h. der augenblickliche Unterschied,
in statistischer Hinsicht von Bedeutung ist oder nicht. Ist der Unterschied in statistischer
Hinsicht bedeutend, muß Vorsorge getroffen werden, daß das zu erfassende Gütekennzeichen
wieder den vorgeschriebenen Wert erreicht. Dieses mathematisch statistische Verfahren
hat jedoch den Nachteil, daß die Berechnung kompliziert und zeitraubend ist und
eine geschulte wissenschaftliche Kraft erfordert.
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Automatische Einrichtungen zur Regelung eines Gütekennzeichens sind
bereits zur Durchführung einer solchen Regelung nach einer statistischen Methode
mittels eines Rechengerätes entwickelt worden. Die bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen
verwenden jedoch als Regelfaktoren Kennwerte, die in der Statistik laufend gebraucht
werden: den arithmetischen Mittelwert X, die Spannweite R (Range) oder ähnliche
geläufige statistische Parameter. Diese Kennwerte werden zuerst in der Einrichtung
aus der bestimmten Anzahl der Messungen berechnet
und können erst
dann mit den vorgeschriebenen Grenzen verglichen werden. Das Vergleichsresultat
wird von der statistischen Maschine zum Hervorrufen von Impulsen verwendet, die
der Bedienungsperson entsprechende Signale übermittelt, damit sie das Fertigungsverfahren
entsprechend einstellen kann. Im Fall einer automatischen Regelung des Fertigungsvorganges
werden dieselben Impulse in einer Servoainrichtung zur Durchführung der erforderlichen
Einstellung an der Maschine ausgenutzt.
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Wenn z. B. der Mittelwert X als der wirksame charakteristische Kennwert
benutzt wird, muß eine gewählte Anzahl von Messungen, die sogenannte »Auslese« oder
»Auswahlzahl« n, vorgenommen werden, wobei die Apparatur zuerst die Meßresultate
zusammenaddiert und sie dann durch die Zahl n dividiert. Natürlich benötigt dieses
Verfahren eine ziemlich komplizierte mathematische Maschine. Die Benutzung der anderen
in der Statistik gebräuchlichen Kennwerte hat mindestens solche oder noch viel verwickeltere
Einrichtungen zur Folge.
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Durch ein älteres Patent sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Regelung von Fabrikationsprozessen nach stichprobeweise entnommenen Meßwerten vorgeschlagen
worden, bei denen eine Anzahl vor n aufeinanderfolgenden, im Fabrikationsfluß zeitlich
beliebig verteilten Einzelwerten entnommen und zu einer Stichprobe zusammengefaßt
wird, derart, daß nach Bildung und Prüfung einer jeweils aus rc Einzelwerten zusammengefaßten
Stichprobe zur Bildung einer weiteren Stichprobe der erste Einzelwert gelöscht und
dafür ein neuer Einzelwert hinzugenommen wird. Anschließend wird eine Prüfung der
zweiten, aus (n - 1) alten und einen neuen Einzelwert bestehenden Stichprobe hinsichtlich
Iterationen durchgeführt. Das Verfahren wird zur Bildung einer dritten, vierten
Stichprobe usw. in der beschriebenen Weise weiter fortgesetzt; es kann somit als
Iterations-Kontrollsystem mit fortlaufender Stichprobenbildung bezeichnet werden.
Dieses System bringt zwar laufend neue Werte, aber es kann den Gang einer Maschine
doch nur langsam erfassen, weil nicht eine Reihe von aufeinanderfolgenden Werkstücken
einer Prüfung unterzogen wird. Hierdurch ist die Trennschärfe dieser Vorrichtung
begrenzt. Die Abweichungen vom Standard liegen in relativ weiten Grenzen.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt den erwähnten Nachteil. Die erfindungsgemäße
Methode vereinfacht wesentlich die Anwendung der bekannten statistischen Verfahren
und führt fallweise zu anderen, nicht üblichen statistischen Kennwerten, die zur
Lösung des gestellten Problems vorteilhafter sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß der Meßbereich der
Meßvorrichtung durch Einstellung vorbestimmter, innerhalb der Toleranzen liegender
Grenzwerte in voneinander getrennte Bereiche unterteilt wird, daß in jedem Bereich
der Meßvorrichtung eine der Anzahl der durch diesen Bereich hindurchgehenden Exemplare
entsprechende Anzahl von Zählimpulsen erzeugt wird, daß diese Zählimpulse dem statistischen
Auswertgerät zugeführt werden, daß diese im Gerät addiert werden und daß Summen
und/oder Differenzen von Bereichimpulszahlen gebildet und mit eingestellten Kontrollgrenzwerten
verglichen werden und daß dieser Vergleich zur Regelung der Fertigung verwendet
wird.
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Dabei ist es zweckmäßig, daß der Meßbereich der Meßvorrichtung durch
Einstellung von zwei vorbestimmten Grenzen in drei Meßbereiche unterteilt wird.
Es können aber auch mehr vorbestimmte Grenzen gewählt werden.
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Vorteilhaft kann man der Regelung ein Verfahren zugrunde legen, bei
dem im statistischen Auswertgerät die Differenz der beiden außenliegenden Bereichimpulszahlen
gebildet wird oder bei dem im statistischen Auswertgerät die Summe aus der doppelten
Anzahl des einen Meßbereiches und dem mittleren Meßbereich gebildet wird oder bei
dem im statistischen Auswertgerät die Summe aus den Zählimpulsen in den beiden außenliegenden
Meßbereichen gebildet wird.
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Zweckmäßig kann es auch sein, daß im statistischen Auswertgerät gleichzeitig
die Summen und Differenzen der Zählimpulse der außenliegenden Meßbereiche gebildet
werden oder daß im Gerät gleichzeitig die Summe der Impulse des mittleren Meßbereiches
und die doppelte Summe eines außenliegenden Meßbereiches gebildet wird.
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Durchgeführt wird dieses Verfahren der statistischen Qualitätskontrolle
mit einer Vorrichtung, bei der ein Meßgerät vorgesehen ist, welches entsprechend
der Messung von untermaßhaltigen, maßhaltigen oder übermaßhaltigen Erzeugnissen
entsprechende Impulse an ein statistisches Auswertgerät liefert, und welche sich
erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß das statistische Auswertgerät nach dem
Prinzip der Gruppenmethode arbeitet und auf Grund von einem oder mehreren statistischen
Kennwerten auswertet.
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Vorteilhaft wird diese Vorrichtung so ausgestaltet, daß für das statistische
Auswertgerät verschiedene Summenbildner vorgesehen sind, von denen der erste die
Anzahl der Messungen, der zweite die Anzahl der die obere Kontrollgrenze überschreitenden
Meßwerte, der dritte die Anzahl der die untere Kontrollgrenze unterschreitenden
Meßwerte, der vierte die Summe der Werte des zweiten und des dritten und der fünfte
die Differenz der Werte des zweiten und des dritten bestimmt.
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Das Prinzip der statistischen Gruppenmethode beruht darauf, daß eine
Auswahl von n Messungen nach den Meßresultaten mittels bestimmter Grenzwerte des
verfolgten Gütekennzeichens in mehrere Gruppen eingeteilt wird, wobei die Anzahl
der Erzeugnisse bzw. Messungen in jeder Gruppe zur Berechnung des entsprechenden
statistischen Kennwertes (Parameters) verwendet wird. So z. B. werden im Fall von
zwei statistisch vorgeschriebenen Kontrollgrenzen folgende drei Gruppen (Kategorien)
von Erzeugnissen bzw. Messungen gewonnen. Diese Dreigruppenmethode wird in der nachstehenden
Darlegung ausschließlich behandelt: a) die sogenannte »gute« Gruppe von Messungen,
deren Meßwerte innerhalb des durch die zwei obenerwähnten Kontrollgrenzen beschränkten
Kontrollbereiches liegen, deren Anzahl mit g bezeichnet wird, b) die »übermaßhaltige«
Gruppe von Messungen, deren Werte oberhalb der oberen Kontrollgrenze liegen, deren
Anzahl mit z+ bezeichnet wird, c) die »untermaßhaltige« Gruppe von Messungen, deren
Werte unterhalb der unteren Kontrollgrenze liegen und deren Anzahl mit z _ bezeichnet
wird.
In besonderen Anwendungsfällen, vorzugsweise durch Bestimmung
von mehr als zwei Kontrollgrenzen, können mehr als drei Gruppen verwendet werden.
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Aus der Anzahl der Messungen in den einzelnen Gruppen können über
die Beschaffenheit der statistischen Verteilung Schlüsse gezogen werden. Wenn z.
B. der Mittelwert der Verteilung, die Verteilungskurve, in der Richtung der größeren
Werte verschoben ist, wächst die Zahl z+, und die Zahl z_ verringert sich, wogegen
das Abflachen der Verteilungskurve infolge der erhöhten Streuung zu einer gleichzeitigen
Erhöhung der beiden Zahlen z+ und z_ und zu einer Verringerung der Zahl g führt.
Besonders vorteilhaft bei dieser Erfindung ist die Benutzung von statistischen Parametern
(Kennwerten), die durch die Summe S = z, -h z _ und die Differenz r = z,. - z _
gegeben sind. Aber auch andere geeignete statistische Parameter können durch einfache
Rechenoperationen aus den Zahlen z, , z_ und g abgeleitet werden.
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Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den
Zeichnungen veranschaulicht, in welchen dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung
von einander entsprechenden, dieselbe Wirkungsweise aufweisenden Bestandteilen verwendet
werden. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschema einer der bekannten manuellen statistischen
Regelungsvorrichtungen, F i g. 1 a ein Diagramm in rechtwinkligen Koordinaten, welches
die normale Verteilung von Messungen und ihre Einteilung in die erwähnten drei Gruppen
zeigt, F i g. 2 ein Blockschema eines einfachen statistischen Auswertungsgerätes
nach dem Prinzip der Gruppenmethode, F i g. 3 ein Schema eines automatischen statistischen
Auswertungsgerätes, F i g. 4 und 5 schematische Darstellungen eines statistischen
Gerätes zur Regelung von Abmessungen, bei welchem als Meßorgan eine bekannte Meßvorrichtung
verwendet wird, die drei Meßbereiche (Spannweiten) durch Aussendung von verschiedenen
Signalen anzeigt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 wird nur eine Lageränderung
des Scheitels der Verteilungskurve festgestellt, während in dem in F i g. 5 dargestellten
Beispiel sowohl eine Änderung der Lage des Scheitels als auch der Streuung der Verteilung
angegeben wird, F i g. 6 ein Blockschema zur Erläuterung eines statistischen Gütekennzeichenregelgerätes
für fortlaufende Messungen, F i g. 7 ein größere Einzelheiten zeigendes Blockschema
eines Gütekennzeichenregelgerätes für fortlaufende Messungen.
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F i g. 1 veranschaulicht schematisch ein statistisches Auswertgerät,
gemäß dem Stande der Technik. Eine Maschine PM, welche durch das zu erfassende Gütekennzeichen
charakterisierte Erzeugnisse bzw. Bestandteile herstellt, ist an ein Meßgerät G,4
angeschlossen. Dieses vermittelt Informationen über das zu erfassende Gütekennzeichen
in ein mit einer Signaleinrichtung SM versehenes statistisches Auswertgerät
SE. Die gezeichnete dreikanalige Signaleinrichtung SM weist z. B. als Signalgeber
verschiedenfarbige Glühlampen auf. Ein Signalgeber SB vermittelt Informationen über
die Genauigkeit. Signalgeber S+B und S-B geben Anweisung, wie die Maschine PM, z.
B. eine spitzenlose Schleifmaschine, korrigiert oder nachgestellt werden soll. So
bedeutet z. B. das Ansprechen des Signalgebers S-B, daß der Wert des Gütekennzeichens,
das ist die zu erfassende Abmessung, vergrößert werden muß, und das Ansprechen des
Signalgebers S+B zeigt an, daß eine Herabsetzung der Gütekennzeichengröße gefordert
wird. Die eigentliche Regelung, d. h. die Einstellung der Maschine PAi, kann dann
entsprechend den Signalen eine angelernte Kraft durchführen.
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Die Anwendung der Gruppenmethode der mathematischen Statistik bringt
jedoch wesentliche Vorteile mit sich. Die einfachste Anwendung deser Methode beruht
m wesentlichen darin, daß die Lageränderung des Scheitels der Verteilungsfunktion
des Gütekennzeichens mittels der Differenz r = z+ -z- (1) und die Änderung
der Streuung mittels der Summe s = z+ +Z- (2) festgestellt wird.
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Dieses Prinzip ist an der Verteilung DB des Gütekennzeichens in F
i g. 1 a veranschaulicht. In diesem Diagramm ist als Abszisse der Wert des Gütekennzeichens
und als Ordinate die relative Häufigkeit aufgetragen. Da die Ausmaße keines Prüflings
außerhalb des Toleranzbereiches liegen sollten, liegt die ganze Verteilungskurve
DF zwischen der unteren Toleranzgrenze TL und der oberen Toleranzgrenze
Tu.
Die untere Kontrollgrenze CL und die obere Kontrollgrenze Cu teilen die
Fläche unterhalb der Kurve DF in drei Teile. Die Kontrollgrenzen CL
und Cu
werden durch einen dem Arbeitsvorgang entsprechend aufgestellten Regelplan bestimmt.
Der statistische Regelungsplan gibt die Auswahlzahl n und mittlere quadratische
Abweichung des Gütekennzeichens an. Die mittlere quadratische Abweichung wird aus
der Analyse der Genauigkeit des Fertigungsvorganges berechnet und zur Feststellung
des erwähnten Kontrollgrenzbereiches verwendet. Der statistische Regelplan gibt
weiter die sogenannten statistischen Regelgrenzen RS, R,U, R,L an, die die zulässige
Abweichung der statistischen Kennwerte S und r bestimmen. Die statistische Regelgrenze
für die Summe S wird mit RS bezeichnet. Der statistische Kennwert S zeigt die Genauigkeit
der Fertigung an, da eine erhöhte Streuung der Kurve DF eine erhöhte Ungenauigkeit
des Bearbeitungsvorganges bedeutet. Die Summe S wird in dem statistischen Auswertgerät
SE mit ihrer Regelgrenze RS verglichen. Wenn die Summe S größer als RS ist, wird
eine elektrische Spannung an den Signalgeber SB gelegt, und die Maschine PM muß
stillgesetzt und die Genauigkeit der Fertigung erhöht werden.
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Für den statistischen Kennwert r- nach Formel (1) müssen zwei statistische
Regelgrenzen festgesetzt werden. Die untere Regelgrenze R,L hat in diesem Fall eine
negative Größe, und wenn der Kennwert r kleiner ist, d. h. einen größeren negativen
Wert hat, wird der Signalgeber SB betätigt. Andererseits wird der Signalgeber SB
erst dann betätigt, wenn der Kennwert r größer ist als die obere statistische Regelgrenze
R,u, welche in diesem Fall jeweils eine positive Zahl ist.
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F i g. 2 zeigt schematisch eine einfache Ausführung eines nach der
Gruppenmethode arbeitenden statistischen Auswertgerätes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Das Gerät enthält im wesentlichen die folgenden Baueinheiten: Baueinheit C", welche
alle Messungen zählt und das Ende der Auswahl der n Teile signalisiert; Baueinheit
C, , welche alle oberhalb der oberen Kontrollgrenze Cu liegenden Messungen (z,)
zählt; Baueinheit Cz-, welche alle unterhalb der unteren Kontrollgrenze
CL liegenden Messungen (z-) zählt; Baueinheit CS, ein einfaches Summierungsgerät,
welches die Summe S entsprechend der Gleichung (2) bestimmt; Baueinheit C" welche
entsprechend der Gleichung (1) die Differenz r ermittelt.
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Die beiden Einheiten CS und C, sind mit einer nicht gezeichneten Signaleinrichtung
verbunden, in welcher der Vergleich der erhaltenen Parameter?-und S mit den vorgeschriebenen
statistischen Regelgrenzen stattfindet und welche eine wesentliche Abweichung eines
der Kennwerte S oder r anzeigt. So bedeutet z. B. das Überschreiten des zulässigen
Wertes RS eine wesentliche Veränderung der Streuung. Es ist dann notwendig, die
Genauigkeit des Fabrikationsprozesses zu erhöhen. Das Überschreiten der zulässigen
Werte R,.U (bzw. R,L) in der »Plus«- bzw.
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Minus«-Richtung bedeutet eine wesentliche Änderung in der Lage des
Scheitels der Verteilungsfunktion, d. h. eine wesentliche Änderung in der Einstellung
der entsprechenden Maschine in der Richtung größerer bzw. kleinerer Werte des Gütekennzeichens.
Die Summen- und Differenzbildung in den Einheiten CS und C, kann z. B. mittels elektrischer
Zählwerke durchgeführt werden. Als Einheiten C", CZ+, Cz-, CS und C, eignen sich
am besten gleichstromgespeiste elektromagnetische Schrittschalter (Telephonwähler)
und Telephonrelais. Die erste Einheit C" bestimmt die Anzahl der gemessenen Einzelteile,
die zweite Einheit C, summiert die Anzahl der oberhalb der oberen Kontrollgrenze
Cu liegenden Meßwerte, die dritte Einheit C,- summiert die unterhalb der unteren
Kontrollgrenze CL liegenden Meßwerte, die vierte Einheit CS summiert die
Werte der zweiten und dritten Einheiten Cz.. und Cz-, und die fünfte Einheit C,
bildet die Differenz der durch die Einheiten C,+ und C,- angegebenen Werte.
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Die Löschung der Anzeigewerte geschieht mittels besonders geschalteter
Kontakte der Schrittschalter, Unterbrecher und Telephonrelais. Die Anzahl n (Auswahlzahl)
der zu verarbeitenden Messungen sowie auch die Grenzwerte für CL, CU, CS,
CL und Cu sind bei diesem Gerät mittels an der Frontplatte angeordneter
Einstellschalter (Stufenschalter) einstellbar.
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In, F i g. 3 ist das Schema eines automatischen statistischen Auswertgerätes
gezeigt. Die Maschine PM, z. B. ein Walzenständer zur Blechherstellung, weist
als Meßgerät GA eine elektrische Einrichtung heit dienenden Speichereinheit für
die geeigneten statistische Auswertgerät SE mit einer als Gedächtniseinheit dienenden
Speichereinheit für die geeigneten statistischen Kennwerte, z. B. r und S, arbeitet
mit Korrektureinrichtungen CD, und CD- zusammen, welche automatisch die Maschine
PM mit Hilfe einer Servoeinrichtung derart regeln, daß das Gerät CD,
im gegebenen Fall eine. Vergrößerung und das Gerät CD-
eine Verkleinerung
der gemessenen zu überwachenden Größe, in diesem Beispiel der Dicke des gewalzten
Bleches einstellt.
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Der Signalgeber SM der F i g. 3 ist, obwohl nicht unbedingt
notwendig, zusätzlich zu den Vorrichtungen CD. und CD- vorgesehen
und an die Einheit SE angeschlossen. Es ist vorteilhaft, ein Registriergerät RA
vorzusehen. Dieses Gerät kann nicht nur Informationen über den Verlauf der Meßgröße,
sondern auch eine Übersicht über das Arbeiten der Regeleinrichtung vermitteln. Das
Löschen der Anzeige jeweils nach einer Nachstellung der Maschine ist notwendig,
wenn die Auswahl n der Messungen fortlaufend vorgenommen wird, denn dadurch wird
verhindert, daß die vor dem Eingriff in die Maschine ausgeführten Messungen noch
Einfiuß auf die Regelung nach dem Eingriff ausüben.
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Zur Bestimmung der Differenz r erfordert das in F i g. 2 dargestellte
Gerät drei Baueinheiten: einen Summenbildner Cz+, welcher für eine gegebene Anzahl
von Messungen n den Wert z+ bestimmt, einen zweiten Summenbildner C_ _ für den Wert
z- und schließlich ein drittes Gerät Cr, welches die Differenz r = z+ - z- bestimmt.
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Wird für die Messung nun ein bekanntes Meßgerät verwendet, welches
die Gütekennzeichen so signalisiert, daß ein weißes Signallicht leuchtet, wenn der
Prüfling innerhalb der Toleranzgrenzen liegt, daß bei einem Unterschreiten der unteren
Toleranzgrenze oder wenn sich kein Prüfling im Meßgerät befindet eine rote Signallampe
leuchtet, und daß bei Abmessungen oberhalb der oberen Toleranzgrenze ein grünes
Signallicht leuchtet bzw. in anderer Weise unterscheidbare Signale gegeben werden,
so vereinfacht sich das statistische Auswertgerät wesentlich, und es genügt dann
ein einziger Summenbildner. Wenn nun dieses bekannte Gerät als Meßgerät zur statistischen
Regelung benutzt wird, werden seine Grenzwerte auf »Kontrollgrenzen« anstatt auf
Toleranzgrenzen festgelegt. Die Kontrollgrenzen werden z. B. um den Wert der mittleren
quadratischen Abweichung oberhalb und unterhalb des arithmetischen Mittelwertes
festgesetzt, d. h., der Kontrollbereich schließt ein Drittel des Toleranzbereiches
ein. Daher beziehen sich die Ausdrücke »untermaßhaltig« und »übermaßhaltig« auf
die durch statistische Erwägungen gegebenen Kontrollgrenzen und nicht, wie bei bekannten
Meßapparaten üblich, auf die Toleranzgrenzen.
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Durchläuft der Prüfling die Meßstrecke, können folgende drei Fälle
eintreten: a) Der Prüfling ist unter der unteren Toleranzgrenze (untermaßhaltig);
rotes Signallicht erscheint; b) der Prüfling ist innerhalb des Toleranzbereiches
(maßhaltig); nacheinander leuchten die Signale Rot-Weiß-Rot; c) der Prüfling ist
über der oberen Toleranzgrenze (übermaßhaltig); nacheinander leuchten die Signale
Rot-Weiß-Grün-Weiß-Rot.
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Erfindungsgemäß wird an Stelle der Differenz r (Gleichung 1) zur Anzeige
entweder die Summe der roten und grünen Lichtimpulse (r1 = R -I- G) benutzt, welche
vorher bei der Beschreibung des elektrischen Meßgerätes erwähnt wurden, oder noch
einfacher die Summe der weißen Lichtimpulse (p. = W),
worin
R
die Anzahl der roten Lichtimpulse entsprechend der Auswahlzahl h, G die Anzahl der
grünen Lichtimpulse entsprechend der Auswahlzahl n, W die Anzahl der weißen Lichtimpulse
entsprechend der Auswahlzahl n bedeutet. Denn die Anzahl der übermaßhaltigen Prüflinge
über der oberen Kontrollgrenze Cu ist direkt durch den Ausdruck z,. = G (3) gegeben.
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Die Anzahl der maßhaltigen (guten) Prüflinge g ist durch die Beziehung
g = W - 2 G (4)
gegeben, und die Anzahl der Prüflinge unter der unteren Kontrollgrenze
CL geht aus der Gleichung z-=n+1-R (5) hervor, wobei die Anzahl der gemessenen
Prüflinge, die sogenannte Auswahlzahl, offenbar durch den Ausdruck n=zt +g+z- (6)
gegeben ist.
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Aus den Gleichungen (1), (3) und (5) folgt die Beziehung r=z,-z- =R+G-(n+
1) = r1 - (n -t- 1). (7) Ferner läßt sich aus den Gleichungen (1),
(3), (4), (5) und (6) der Ausdruck r=z+-z-=W-h=r2-n (8)
ableiten.
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Aus den Gleichungen (7) und (8) geht hervor, daß infolge der Konstanz
des Wertes n an Stelle der charakteristischen Zahl r die Differenz gemäß Gleichung
(1), d. h. entweder die Kennzahl r1 = R -,'- G
oder die Kennzahl r.,
= W benutzt werden kann.
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Das nach der Erfindung arbeitende Gerät der F i g. 4 enthält folgende
Bestandteile: ein elektrisches Meßgerät 1 bekannter Ausführung mit einem Schaltanker
11 und den Kontakten 12 und 13, einen zweipoligen Umschalter 2, einen Telephonwähler
3 mit einem Elektromagneten 31, einen Hilfskontakt 32, einen in Abschnitte
A, B und C unterteilten Kontaktsatz 33 und einen Kontaktsatz 34 (alle Kontakte
außer dem ersten zusammengeschaltet), ein polarisiertes Relais mit einem Kontakt
41, ein Relais 5 mit den Kontakten 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, einen
Widerstand 6 und Signallampen 7, 8, 9.
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Das Gerät kann auf zweierlei Arten arbeiten: In der Stellung I des
Umschalters 2 arbeitet das erfindungsgemäße Gerät als ein Zähler der »weißen« Impulse
W, d. h., das Gerät zählt, wie oft sich der Anker 11 in der Lage zwischen den Kontakten
12 und 13 des Durchlaufs der n Prüflinge befindet. Nachdem die Anzahl n von Prüflingen
unter dem Fühler des Gebers 1 durchgelaufen ist, zeigen die Signallampen 7, 8, 9
an, ob die Kennzahl r, = W,
welche der Differenz r gleichwertig ist, über
einem vorher bestimmten oberen oder unter einem unteren statistischen Regelgrenzwert
liegt bzw. ob dieser Kennwert W in dem Bereich zwischen den beiden Regelgrenzen
liegt und daher keine Nachregelung der Maschine notwendig ist.
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Wenn der Umschalter 2 in die Lage II umgeschaltet wird, wird zuerst
die in der Lage 1 gesammelte Information gelöscht, und das Gerät arbeitet wie ein
üblicher Signalgeber für das elektrische Meßgerät 1, d. h., es wird die augenblickliche
Lage des Ankers 11 in bezug auf die Kontakte 12 und 13 angezeigt. Die Signallampen
7 (Grün), 8 (Rot) und 9 (Weiß) signalisieren, ob der eben durchlaufende Prüfling
Übermaß oder ob der Prüfling Untermaß aufweist oder ob der Prüfling maßhaltig ist.
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Die Stellung 11 des Umschalters 2 dient auch dazu, das Gerät
auf die Kontrollgrenzen einzustellen. Die Kontrollgrenzen C1 und Cu, wie oben erwähnt
wurde, müssen nämlich gemäß dem statistischen Regelplan weit enger gelegt werden
als die Toleranzgrenzen TL
und TU des üblichen Meßgerätes (s. F i g.
1 a).
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In der Lage 1 des Umschalters wird signalisiert, wo sich der Arm des
Kontaktwählers 33 eben befindet. Die Signallampen 7, 8, 9 zeigen nämlich an, welchen
Abschnitt A, B oder C der Kontaktreihe 33 der Wählerarm berührt. So zeigt
z. B. das Leuchten der grünen Lampe 7 an, daß eine bedeutende Änderung der Lage
des Mittelwertes des betreffenden Gütekennzeichens in der Richtung des Übermaßes
eingetreten ist, durch das Leuchten der roten Lampe 8 wird die Tendenz zur Bildung
des Untermaßes angezeigt, und das weiße Licht der Lampe 9 bedeutet, daß die Einstellung
des Herstellungsvorganges in Ordnung ist. Die maßgebende Information wird aber erst
nach dem Durchlaufen der ganzen Anzahl n signalisiert.
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Das Gerät der F i g. 4 arbeitet folgendermaßen: Der zweipolige Schalter
2 wird in die Stellung 1 geschaltet. Damit wird über einen Pol des Umschalters die
Gleichspannung aus einer Batterie 15 an das Relais 5 angelegt, und ferner wird diese
Gleichspannung dem Kontakt 41 des Relais 4 zugeführt. Das Relais 5 wird erregt,
wodurch die Umschaltkontakte 51, 52, 53, 55 und 56 betätigt werden, der Arbeitskontakt
57 geschlossen und der Ruhekontakt 54 geöffnet wird. Der Anker des Umschaltkontaktes
51 verbindet die grüne Signallampe 7 mit dem Segment A des Kontaktsatzes 33. Der
Anker des Umschaltkontaktes 52 verbindet die weiße Signallampe 9 mit dem Segment
B des Kontaktsatzes 33, und der Anker des Umschaltkontaktes 53 verbindet die rote
Signallampe 8 mit dem Segment C des Kontaktsatzes 33. Der Arbeitskontakt 57 verbindet
die Kontakte 12 und 13 des elektrischen Meßgerätes 1. Der Ruhekontakt 54 schaltet
den Kontakt 41 von der Gleichstrom-Niederspannungsquelle ab. Der Anker des Umschaltkontaktes
55 verbindet den Anker 11 des Meßgerätes 1 über den vorläufig noch offenen Hilfskontakt
32 mit einem jetzt spannungslosen Kontakt des Umschalters 2. Der Anker des Kontaktes
56 verbindet den Elektromagneten 31 des Wählers 3 über den Ruhekontakt 41 mit der
Spannung aus der Quelle 15. Über den zweiten Pol des Umschalters 2 wird die Quelle
17 der Niederspannung an den Kontaktanker 11 des Meßgerätes gelegt. Solange
sich im Meßgerät 1 kein Prüfling befindet, ist der folgende Stromkreis geschlossen:
Gleichspannung aus der Quelle 17 - Anker 11- Kontakt 13 - Kontakt 57 des Relais
5 - polarisiertes Relais 4 - Masse. In der Ruhelage liegt der Anker 11 des Meßgerätes
nämlich am Kontakt 13 an, da die Feder den Fühler dauernd
in der
unteren Grenzstellung festhält. Dadurch öffnet sich der Kontakt 41 des Relais 4,
und das Gerät ist nun zur Aufnahme der statistischen Kontrollkennzeichen von n Stücken
vorbereitet.
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Beim Einführen eines Prüflings mit Untermaß liegt der Anker 11 stets
an dem Kontakt 13, und es tritt keine Änderung ein. Bei einem maßhaltigen, d. h.
einem innerhalb der Kontrollgrenzen liegenden Prüfling hebt sich der Anker 11 vom
Kontakt 13 ab. Dadurch wird das Relais 4 stromlos, der Ruhekontakt 41 schließt sich,
und die Spannung aus der Batterie 15 gelangt über den Kontakt 56 an den Elektromagneten
31, welcher erregt wird und den Schaltarm des Wählers 3 um einen Schritt weiterschaltet.
Wenn der Prüfling das Meßgerät verläßt, legt sich der Anker 11 wieder an den Kontakt
13 an, das Relais 4 spricht an, öffnet den Kontakt 41 und schaltet somit den Elektromagneten
31 ab. Der Wähler 3 hat einen Schaltschritt ausgeführt, und der Schaltarm befindet
sich noch im Segment C des Kontaktsatzes 33, welchem Spannung aus der Batterie 17
zugeführt wird. An das Segment C ist über den Kontakt 53 die rote Signallampe angeschlossen,
wobei ein Strombegrenzerwiderstand 6 in ihren Stromkreis eingeschaltet ist.
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Beim Einführen eines Prüflings mit Übermaß hebt sich zuerst der Anker
11 vom Kontakt 13 ab, bleibt eine gewisse Zeit zwischen den Kontakten 13
und 12 und legt sich dann schließlich an den Kontakt 12 an. In. der Zeit, in der
sich der Anker 11 zwischen den Kontakten befindet, vollführt der Wähler 3 auch einen
Schritt. Beim Herausnehmen des Prüflings gelangt der Anker 11 wiederum zwischen
die Kontakte 13 und 12, und der Wähler vollführt einen weiteren Schritt. Beim Durchlaufen
eines Prüflings mit Übermaß führt der Wähler also zwei Schritte aus, denn der Anker
11 befindet sich zweimal in der Zwischenlage zwischen den Kontakten 12 und 13. Wäre
der Schalter 2 in der Lage II, würde rot-weiß-grün-weißrot leuchten, aber in der
Stellung I des Schalters 2 sendet das Gerät 1 nur die beiden dem weißen Licht entsprechenden
Impulse.
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Nach Durchlaufen von n Prüflingen vollführt der Wähler eine bestimmte
Anzahl W von Schritten. Ist die Anzahl der Schritte kleiner als (n - c), worin c
die zulässige Abweichung der statistischen Kennzahl r2, die einfachheitshalber als
c = R,.u = -R,c angenommen wird, bedeutet, leuchtet die rote Signallampe
8, denn das Segment C des Kontaktsatzes 33 enthält die Kontakte mit den laufenden
Nummern 1 bis (n - c -1). Wenn die Anzahl der Schritte im Bereich n ± c liegt, leuchtet
die weiße Signallampe 9, denn das Segment B des Kontaktsatzes 33 enthält die Kontakte
mit den laufenden Nummern (n - c) bis (n -a- c). Im Fall einer größeren Anzahl von
Schritten als (n + c) leuchtet die grüne Signallampe 7. Die rote Signallampe 8 bedeutet
eine statistisch wichtige Verschiebung des Mittelwertes der Verteilung zu kleineren
Werten, die grüne Lampe 7 zu höheren Werten, und die weiße Lampe 9 kündigt an, daß
keine wesentliche Veränderung eingetreten ist. Dies kann folgendermaßen erklärt
werden: Bei der Prüfungszahl n kann die Anzahl von weißen Impulsen W im Bereich
von Null bis 2n liegen. Wenn W gleich n ist, bedeutet es, daß die Verteilung symmetrisch
um den arithmetischen Mittelwert herum liegt. Durch statistische Berechnungen wurde
die zulässige Abweichung c ermittelt, d. h. um wie viele Impulse die mittlere Zahl
W = n über- oder unterschritten werden kann. Mit anderen Worten, das Gerät soll
noch die Verteilung gutheißen, d. h., die Signallampe 9 soll weiß leuchten, wenn
die Anzahl W in dem Bereich (n - c) und (n -f- c) liegt. Zum Beispiel
darf bei n =10 und c = 3 die Anzahl der weißen Impulse W nach beendigter Auswahl
von zehn Stücken zwischen sieben und dreizehn sein.
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Das Segment C des Kontaktsatzes 33 muß alsdann (n - c -1) Kontakte
haben. Diese Kontakte können mit den laufenden Nummern 1 bis (n - c - 1) bezeichnet
werden, d. h. im angeführten Beispiel der erste bis sechste Kontakt. Das Segment
B besitzt zwanzig Kontakte mit laufenden Nummern (n - c) bis (n -I- c), nach dem
oben angeführten Beispiel sechs Kontakte, die als siebenter bis dreizehnter Kontakt
bezeichnet sind. Die Reihe A fängt mit dem Kontakt (n -t- c -I- 1), d. h. mit dem
vierzehnten Kontakt an.
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Daraus folgt, daß obzwar theoretisch im Bereich 0 bis 2 n als Summe
aller Kontakte 2 n Kontakte in den Segmenten A, B, C angedeutet werden, es
zur Funktion genügt, wenn das Segment A nur mit einem Kontakt versehen ist, denn
die grüne Lampe leuchtet schon auf, wenn der Kontaktarm den Kontakt (n + c -I- 1)
erreicht, und auch, wenn der Arm noch weitere Schritte durchführen würde, könnte
dies nichts an der Signalisierung ändern.
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Nach Beendigung der Messung der vollständigen Auswahlzahl n kann die
im Wähler 3 enthaltene gespeicherte Information folgendermaßen gelöscht werden:
Der Schalter 2 wird in die Stellung 11 umgeschaltet. Die Spannung aus der Batterie
15 gelangt dann vom ersten Pol des Schalters 2 zum Kontaktsatz 34 des Wählers 3.
Befindet sich der Wähler nicht in seiner Grundstellung, gelangt über den zum Kontaktsatz
34 gehörenden Schaltarm die Spannung einmal an das Relais 5, welches erregt wird,
und ferner an den Kontakt 41. Über den zweiten Pol des Schalters 2 gelangt die Spannung
aus der Batterie 17 an einen Pol des Hilfskontaktes 32. Weil durch Umschalten des
Schalters 2 in Position II die Niederspannung aus der Batterie 17 vom Anker 11 abgeschaltet
ist, fällt das Relais 4 ab, und der Elektromagnet 31 des Wählers 3 wird über den
Kontakt 56 erregt. Dabei schließt sich der Hilfskontakt 32. Über den Kontakt 55
gelangt an den Anker 11 Spannung, und das Relais 4 spricht an, wodurch der Strom
des Wählermagneten 31 unterbrochen wird.
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Dieser Vorschlag wiederholt sich automatisch so lange, bis der Wähler
in seine ursprüngliche Lage einläuft, wobei der zum Kontaktsatz 34 gehörende Schaltarm
die Reihe der zusammengeschalteten Kontakte verläßt, so daß sowohl das Relais 5
als auch der Kontakt 41 ohne Spannung sind. Damit ist die Einrichtung zur Signalisierung
einzelner Messungen vorbereitet und leistet somit die Dienste des Signalorgans eines
elektrischen Meßgerätes. Der Anker 11 wird über den Umschaltkontakt 55 an die Niederspannung
aus der Batterie 17 gelegt, der Kontakt 57 öffnet sich, und an den Kontakt 41 wird
über den Ruhekontakt 54 die Spannung von der Batterie 18 zugeführt.
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Die grüne Signallampe 7 ist über den Umschaltkontakt 51 mit dem Kontakt
12 des Meßgerätes verbunden, die rote Signallampe 8 ist über den Um-
Schaltkontakt
53 an den Kontakt 13 angeschlossen und die weiße Signallampe 9 über die Umschaltkontakte
52 und 56 mit dem Kontakt 41 verbunden.
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Wenn nun in dieser Stellung 1I des Schalters 2 der Anker den Kontakt
13 berührt, kommt der elektrische Strom von der Quelle l.7 über den Kontakt 53 zu
den beiden Lampen 8 und 7. An der Lampe 8 wird dabei das nötige elektrische Potential
erzeugt. Da die Lampe 7 durch den Kontakt 51 an das Relais 4 angeschlossen ist,
ist kein genügendes Potential für das Aufleuchten dieser Lampe 7 vorhanden. Gleichzeitig
wird durch das Relais 4 der Kontakt 41. geöffnet, so daß auch die Lampe 9 stromlos
ist. Deshalb signalisiert in diesem Fall nur die rote Lampe B.
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Berührt der Anker 11 den Kontakt 12, wird über den Kontakt 51 die
grüne Lampe 7 mit elektrischer Spannung gespeist, welche über den Widerstand 6 an
Masse geschaltet ist. Zu gleicher Zeit ist aber auch der Kontakt 12 über das Relais
4 mit Masse verbunden, so daß sich der Kontakt 41 öffnet und die Lampe 9 ohne Strom
ist. Es signalisiert also nur die grüne Lampe 7.
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Wenn der Anker sich in der Zwischenstellung befindet und keinen der
Kontakte 12 oder 13 berührt, bleibt das Relais 4 stromlos, und durch den geschlossenen
Kontakt 41 wird nur die weiße Lampe 9 zur Signalgabe gebracht.
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Es arbeitet also in der Stellung 1I des Umschalters 2, nachdem die
Löschung der im Wähler 3 gespeicherten Information durchgeführt worden ist, das
Gerät genau wie das oben angeführte Meß- und Signalisiergerät, so daß in einfacher
Weise die Kontrollgrenzwerte CL und CU des Gütekennzeichens, die für die
statistische Kontrolle gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, eingestellt
werden können.
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Das in F i g. 4 veranschaulichte Gerät regelt richtig die Qualität
der Fertigung, sofern es sich um eine Änderung der Scheitellage X der Verteilung
DF des in Betracht kommenden Gütekennzeichens handelt (F i g. l a). Bei der
Serienerzeugung gibt z. B. das Gerät die erfolgte Änderung in der Einstellung des
Fertigungsvorganges an, zeigt jedoch keineswegs die Streuung der Verteilung des
Gütekennzeichens, d. h. den Genauigkeitsgrad der Fertigung, an. Diese Angabe ist
durch eine andere Kennzahl, z. B. durch die Summe S=2+ +z-, (2) gegeben.
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Erfindungsgemäß wird anstatt der Summe S nach Gleichung (2) zur Anzeige
der Streuungsänderung die Differenz der Anzahl von Impulsen, die der Anzahl des
Aufleuchtens des weißen Lichtes minus dem Doppelwert des Aufleuchtens des grünen
Lichtes verwendet. In einer vereinfachten Ausführung wird die Differenz der Anzahl
der den roten und grünen Lichtern entsprechenden Impulse für dieselbe Anzeige verwendet.
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Denn aus den oben angeführten Gleichungen Z, G, g
=W-2G, (4)
z_=n+l-R, (5) n = z,. -I- g + z- (6) kann die folgende Beziehung
entnommen werden: S=z++z-=n-g =n+2G-W=n-S2. (9)
Alternativ kann man auch die
folgende Beziehung ableiten: S=z+ +z_=G+n+1-R =n+1+G-R=n+1-Sl. (10) Im Hinblick
darauf, daß die Zahl n eine Konstante ist, kann zur Anzeige der Summe S die Anzahl
der Signale S2 = W - 2 G gemäß Gleichung (9) oder alternativ die Anzahl der Signale
S1 = R - G nach Gleichung (10) verwendet werden.
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Dieses Ausführungsbeispiel wird an Hand der F i g. 5 der Zeichnungen
erläutert werden, in welcher ein Beispiel eines auf diesem Prinzip arbeitenden Gerätes
schematisch dargestellt ist.
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Das in Frage kommende Gerät ist dem statistischen Regelgerät gemäß
F i g. 4 ähnlich, bei ihm ist jedoch außer Vorkehrungen zur Anzeige der Lageänderung
des verfolgten Gütekennzeichens z. B. mittels Glühlampen 7, 8, 9 eine Maßnahme getroffen,
um die Anzeige der Änderungen in der Streuung desselben Gütekennzeichens z. B. mittels
einer Kontrollampe 50 durchzuführen.
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Das Gerät gemäß F i g. 5 unterscheidet sich von dem Gerät gemäß F
i g. 4 nur durch die folgenden Merkmale: Das Relais 4 besitzt zwei Erregungswicklungen,
wodurch die Verwendung des Kontaktes 57 entfällt. Der Reduktionswiderstand 6 ist
zwischen die Kontakte 56 und 55 geschaltet, so daß der Unterbrechungskontakt 54
in Fortfall kommt. Auch das Relais 5 besitzt zwei Erregungswicklungen. Im Vergleich
zu der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform enthält das in F i g. 5 dargestellte
Schaltbild folgende weitere Einheiten, die zur Bildung der Summe S2 gemäß Gleichung
(9) erforderlich sind: a) ein polarisiertes Relais 10 mit einem Umschaltkontakt
101, b) einen Telephonwähler 20 mit einem Elektromagneten 201, Umschaltkontakt 202,
Kontaktreihe 203 und durchlaufender Reihe 204, c) einen Reduktionswiderstand 30,
d) ein Relais 40 mit einem Unterbrechungskontakt 401, e) eine Signallampe 50 zur
Anzeige einer wesentlich vergrößerten Streuung, f) einen Telephonwähler 3 gemäß
der ursprünglichen Ausführung, um eine Anzahl von weiteren Signalreihen 35 bis 38
erweitert, die in der Zeichnung mit Ordnungszahlen 1, 2 ... j bezeichnet
sind.
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Der Arbeitsvorgang der in F i g. 5 dargestellten Vorrichtung verläuft
folgendermaßen: Die Anzahl der Bestandteile der Auslese n, deren Gütekennzeichen
oberhalb der oberen Kontrollgrenze liegen, wird auf dem Wähler 20 registriert, welcher
jeweils um einen Schritt in jedem Fall, wenn der Anker 11 den Kontakt 12 berührt,
gedreht wird. Dies erfolgt mittels des Relais 10, welches durch den Schaltkontakt
101 in den Elektromagneten 201 des Telephonwählers 20 Strom einführt. Die Kontakte
der Signalreihe 203 sind mit den Signalreihen 35 bis 38 des Wählers 3 in der Weise
geschaltet, daß der mit einer bestimmten Ordnungszahl (1 bis j) bezeichnete Kontakt
der Reihe 203 mit derjenigen Signalreihe des Wählers 3 verbunden ist, die mit der
gleichen
Ordnungszahl bezeichnet ist. So ist der erste Kontakt der Signalreihe
203 an den Kontaktarm der Signalreihe 35, der zweite Kontakt derselben Reihe
203 an den Kontaktarm der Signalreihe 36 usw. angeschlossen, bis der j-te Kontakt
der Reihe 203 an den Kontaktarm der j-ten Signalreihe 38 des Wählers 3 geschaltet
ist. Dabei weist jede der Signalreihen 35 bis 38 des Wählers 3 eine bestimmte Anzahl
von seriengeschalteten ersten Kontakten auf. Die Anzahl K der miteinander geschalteten
Kontakte der a-ten Reihe hängt sowohl von der Größe der Auswahl n als auch von der
Größe der statistischen Regelgrenze RS für die Summe S ab.
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Die Zahl K kann gemäß der folgenden einfachen Gleichung bestimmt werden:
K=n-RS+2a-2, (11) wo K die Anzahl der miteinander geschalteten Kontakte der a-ten
Reihe des Wählers 3, n den Auslesebereich, RS den Wert der Regelgrenze für die Summe
S = z,. + z_ und a die Ordnungszahl der Reihe bedeutet.
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Auf den Kontaktarm der Signalreihe 203 des Wählers 20 wird eine durch
den Widerstand 30 auf z. B. 6 Volt reduzierte Spannung von z. B. 40 Volt aus der
Quelle 15 geführt. Je nach der Lage der Kontaktarme der Wähler 20 und 3 wird die
Glühlampe 50 nach Beendigung der Auswahl n entweder zum Aufleuchten gebracht oder
nicht. Die Glühlampe 50 ist nämlich mit einem Pol geerdet, während sie mit dem anderen
Pol an alle gemäß der oben angeführten Anweisung zusammengeschalteten K Kontakte
der Reihen 35 bis 38 des Wählers 3 angegeschlossen ist.
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Falls nach Beendigung der Auswahl n die Glühlampe 50 signalisiert,
bedeutet das, daß die Anzahl der dem weißen und grünen Licht entsprechenden Impulse
nach Gleichung (9) nicht genügend war.
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Wenn der Umschalter 2 in die Stellung II umgeschaltet wird, kehrt
der Wähler 20 in bekannter Weise in seine Grundstellung mittels des Relais 40 mit
dem Kontakt 401 und mittels der durchlaufenden Reihe 204 und des Kontaktes 201 zurück.
Der Wähler 3 kehrt in seine Grundstellung zurück, wie in dem vorhergehenden Beispiel
in bezug auf F i g. 4 dargelegt wurde.
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Bei der Verwendung des Gerätes gemäß F i g. 5, z. B. bei der Serienfertigung
von Bestandteilen, wird unter den Meßzapfen des Meßgerätes 1 eine Anzahl von n Bestandteilen
geschoben. Nach dem Einschieben des letzten Stückes muß festgestellt werden, ob
auf dem Schaltbrett des Gerätes ein Licht für die Signalisierung einer erhöhten
Streuung, d. h. die Lampe 50, leuchtet. Im Fall, daß das Licht nicht leuchtet, hat
sich die Streuung nicht wesentlich erhöht. Das Aufleuchten des Lichtes für die Angabe
der Streuung bedeutet, daß sich die Streuung wesentlich erhöht hat und daß die Einstellungsgenauigkeit
des Erzeugungsvorganges geändert werden muß.
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In F i g. 2 ist eine statistische Auswertungseinheit SE dargestellt,
in welcher mittels der Zähler CZ+ und C,_ die Zahlen z, und z_ gezählt werden und
aus diesen in den Summenbildner C,. und C5 die statistischen Kennzahlen r=z+-z_,
(1)
S=z+ +z_ (2) gebildet werden. An Hand der Beziehung n=z++g+z_
(6)
können folgende zwei Gleichungen abgeleitet werden: r=2z++g-n (11) [aus
den Gleichungen (1) und (6)], S=n-g (12)
[aus den Gleichungen (2) und (6)].
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Da die Auswahlzahl n als konstante Zahl zu betrachten ist, können
an Stelle der durch die Formeln(1) und (2) gegebenen Kennzahl die folgenden zwei
Kennwerte verwendet werden: r' = 2z, + g, (11') S' = g . (12') Die statistischen
Regelgrenzen müssen dann natürlich auch dementsprechend geändert werden. Wenn die
Kennzahl S' (anstatt der Zahl S) verwendet wird, muß die Anzeige der
unzulässigen Änderung der Streuung jedesmal vorgenommen werden, wenn die Zahl S'
kleiner als die statistische Regelgrenze RS, ist.
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Die statistische Auswertung mittels der Kennzahl r' und S' gemäß den
Gleichungen (11') und (x2') ist besonders vorteilhaft, wenn die fortlaufende Anzeige
und Auswertung der sogenannten »beweglichen« statistischen Kennzahlen durchgeführt
wird.
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Das fortlaufende Verfahren zur statistischen Gütekontrolle auf Grund
von beweglichen Kennzahlen ist dadurch gekennzeichnet, daß die statistischen Kontrollfaktoren
oder Kennzahlen ununterbrochen aus den letzten n Messungen ausgewertet werden. Dies
bedeutet, daß bei der Regelung einer Serie von Erzeugnissen das zuletzt gemessene
Erzeugnis das letzte Glied in der Auswahl n bildet. Der Vorteil dieses Verfahrens
ist darin zu erblicken, daß die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson augenblicklich
oder innerhalb einer sehr kurzen Zeit auf jeden Fehler im Herstellungsvorgang gelenkt
wird, weshalb es nicht notwendig ist, abzuwarten, bis die Messung der vollständigen
Auswahlzahl n vollendet ist.
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Im Gegensatz hierzu wird bei dem normalen unterbrochenen oder intermittierenden
Vorgang die Auswahl postenweise durchgeführt, und das Resultat für jeden Posten
ergibt sich, nachdem der ganze Posten untersucht wurde. Erst dann kann der nächste
Posten, das ist die Auswahlzahl n, untersucht werden, und die Kontrolle muß abwarten,
bis die Untersuchung dieses Postens beendet ist.
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F i g. 6 veranschaulicht in schematischer Darstellung die statistische
Auswertungseinheit zur ununterbrochenen Auswertung statistischer Kennzahlen. Das
Auswertgerät ST, enthält mehrere Einheiten: eine Verteilungsvorrichtung
D, ein Speicherorgan M, bestehend aus Speichereinheiten, z. B. Relaiseinheiten,
oder einem Magnettonband od. dgl., eine Auswerteinheit E, eine Löscheinheit F und
einen Schalter S, der auf eine vorbestimmte konstante Lage eingestellt ist. Die
in F i g. 6 schematisch dargestellte Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die von
der Meßeinheit GA ausgesandten, dem zu messenden Wert des Gütekennzeichens entsprechenden
Impulse werden durch den Verteiler D zu den Speichereinheiten M befördert, wo sie
gespeichert und in der Ordnung, in welcher sie registriert wurden, erhalten bleiben.
Der gewählte Wert der Auswahlzahl n wird in der Schaltereinheit S eingestellt. Die
Auswerteinheit
E berechnet die betreffenden statistischen Kennwerte aus den in der Speichereinheit
M enthaltenen Werten und überträgt eine entsprechende elektrische Spannung an das
Signalgerät SM, wenn der Wert des statistischen Kennwertes die vorbestimmten
statistischen Regelgrenzen überschreitet, wie bereits erläutert wurde. Die Einheit
E kann, im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Auswerteinheiten, auch während
der Zeit arbeiten, wenn die Anzahl der Messungen die Zahl n noch nicht erreicht
hat. Während dieses Zeitintervalls werden die augenblicklich ausgewerteten statistischen
Kennwerte mit den vorbestimmten statistischen Regelgrenzen verglichen, die der Anzahl
der bis zu diesem Augenblick vorgenommenen Messungen entsprechen.
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Nach (n -h 1) Messungen muß die Information der ersten Messung gelöscht
werden. Dies wird mittels der Löscheinheit F vorgenommen, die den zuerst gemessenen
Wert löscht. Jede weitere Messung verursacht die Löschung der weiteren - jeweilig
ersten - Information, so daß in dem Speicherorgan M stets die letzten
n Informationen gespeichert werden.
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Vorkehrungen müssen natürlich getroffen werden, daß auch die Stillsetzung
des Herstellungsvorganges sämtliche in dem Speicherorgan M enthaltene Information
löscht. Das Löschen der gesamten Information aus dem Speicherorgan Mist auch in
denjenigen Fällen erforderlich, wenn auf Grund der statistischen Regelung ein Eingriff
in den Herstellungsprozeß vorgenommen wurde, selbst wenn diese Anpassung ohne eine
Stillstellung des Herstellungsvorganges durchgeführt wurde. Falls nämlich die vor
diesem Eingriff gespeicherten Informationen in manchen Speichereinheiten verbleiben
sollten, wären die Ergebnisse der statistischen Kontrolle unmittelbar nach dem Eingriff
verzerrt und nicht im Einklang mit der neuen Einstellung der Maschine.
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Ein Beispiel einer Ausführung ,des auf Grund der beweglichen Kennwerte
ununterbrochen arbeitenden statistischen Kontrollgerätes, das mit Kennzahlen r'
und S' gemäß den Gleichungen (11') und (12') arbeitet, ist in F i g. 7 schematisch
dargestellt.
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Aus der Maschine PM - die in diesem Beispiel eine spitzenlose Schleifmaschine
sein kann-werden die Erzeugnisse einer gemäß der zu erfassenden Abmessung - z. B.
Durchmesser - sortierenden Vorrichtung ST zugeführt, wo sie gemäß den vorbestimmten
Kontrollgrenzen GL und CU in drei Gruppen sortiert werden: die übermaßhaltige Gruppe
(-I-), die maßhaltige Gruppe (g) und die untermaßhaltige Gruppe (-). Der Zähler
C" sendet einen elektrischen Impuls für jedes Erzeugnis, wogegen die Zähler C, ,
und Cg Impulse aussenden, wenn ein Erzeugnis der Übermaßhaltigen bzw. der maßhaltigen
Gruppe angehört.
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Die Verteilungsvorrichtung D verteilt für jedes gemessene Erzeugnis
die entsprehenden Impulse, entweder »+« oder »g«, jedoch im Fall von untermaßhaltigen
Erzeugnissen keinen Impuls an die entsprechende Speichereinheit. Beim Klassifizieren
des ersten Erzeugnisses wird die Information an die Speichereinheit Ml, für das
zweite Erzeugnis an M., für das dritte Erzeugnis M3 usw. erteilt. Die Speichereinheit
verzeichnet, ob das betreffende Erzeugnis der Gruppe »übermaßhaltig« oder »maßhaltig«
angehört, und wenn das Erzeugnis in der »untermaßhaltigen« oder »Minus«-Gruppe liegt,
erhält die Speichereinheit keinen Impuls und bleibt leer.