DE1648666A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und Markierung von Fehlern in Werkstuecken,die sich in ihrer Laengsrichtung bewegen - Google Patents

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Republic Steel Corporation, Cleveland, Ohio, V₀St₀A₀

Verfahren und Vorrichtung zur Peststellung und Markierung von Fehlern in Werkstücken, die sich in ihrer Längsrichtung "beweg en ο

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur feststellung und Markierung von Fehlern in Werkstücken, die sich in der Längsrichtung bewegen, insbesondere für Werkstücke aus Metall«

Bei der Herstellung von Drähten, Stangen und anderen Werkstücken aus Metall besteht immer die Aufgabe, Risse und andere Fehler aufzufinden und die entsprechenden Stellen zu kennzeichnen, so daß sie später entweder durch rein visuelle Beobachtung oder mit entsprechenden Geräten bequem und einfach lokalisiert werden können* Handelt es sich um Werkstücke von großem Gewicht, wie Stangen oder Barren, dann ist es häufig erforderlich, daß die markierten Stellen von Fehlern besonders bequem visuell beobachtet werden können, damit die Fehler beseitigt und die Stangen oder Barren weiterverwendet werden

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können. Handelt es sich dagegen um Werkstücke geringeren Gewichtes, beispielsweise um Draht, dann muß die Markierung häufig mit Hilfe automatisch wirkender Aussortierungsvorrichtungen feststellbar sein·

Es sind Verfahren zur Auffindung von Fehlern bekannt, die nach der visuellen Untersuchungsmethode betrieben werden; sie eigenen sich sehr gut zur Auffindung von Rissen, selbst wenn beispielsweise eine Naht dicht geschlossen ist und mit Zunder bedeckt ist_e Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß Irrtümer und menschliches Versagen zu schweren Fehlern führen können, sodaß nicht immer alle Fehler aufgefunden werden, die vollständig verdeckt sind und keine Anzeige ihres Vorhandenseins an der Oberfläche der Stange liefern· Außerdem eignen sich die bekannten Verfahren nicht zur zuverlässigen Ermittlung der Tiefe eines Risses oder einer Naht und sind außerdem zeitraubend und umständlich.

Durch die USA-Patentschrift 3 180 230 ist eine Vorrichtung zur Feststellung und Markierung der Stelle bekannt geworden, an welcher Fehler in Werkstücken vorhanden sind» Das Grerätjbesteht im wesentlichen aus einem rotierenden Messer, welches bis zum Eingriff mit dem Werkstück bewegt werden kann und einen kleinen Schnitt in das Werkstück hineinschneidet, sich aber normalerweise außer Eingriff mit dem Werksttiok befindet· Das Messer hat den Vorteil, eine bleibende und gut sichtbare Markierung an dem Werkstück anzubrin-

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gen und in Rost, Zunder u.dgl. gut eindringen zu können, insbesondere, wenn es sich um heißgewalzte Stangen und Barren handelt. Eine Betätigungsvorrichtung bewegt das Messer in das Werkstück für die Dauer eines Speiseimpulses hinein, der auf den Eingang der Betätigungsvorrichtung gegeben wird· Die Einrichtung zur Peststellung von Fehlern ist in der Nähe des Werkstückes vor dem Hesser angeordnet und erzeugt jedesmal ein Fehlersignal, wenn ein Fehler festgestellt worden ist. Sind die Werkstücke runde Stangen, dann rotiert die Vorrichtung zur Feststellung von Fehlern relativ zu dem Werkstück so, daß die Prüfvorrichtung sich auf einer Wendel rings um das Werkstück bewegt. Ein elektrischer Steuerkreis ist sowohl an die Prüfvorrichtung als auch an die Betätigungsvorrichtung angeschlossen und erzeugt beim Empfang eines jeden Fehlersignals ein Speisesignal für die Betätigungsvorrichtung mit dem Ergebnis, daß das Messer zum mindesten** einmal je empfangenem Signalimpuls momentan mit dem Werkstück zum Eingriff kommt.

Der Markierer bzw. das rotierende Messer ist hinter der Fehlerermittlungsvorrichtung oder "stromabwärts" von dieser und längs einer in der Längsrichtung verlaufenden Linie auf der gleichen Seite der Stange angeordnet. Der Abstand zwischen Markierer und Detektor in der Längsrichtung ist auf einen herkömmlichen Wert eingestellt, beispielsweise auf 76,2 mm ( 3 Zoll). Der Weg der Stange durch das Gerät verläuft schraubenförmig und der Vorschub der Stange je Un-

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drehung Yard gleich dem Abstand zwischen Markierer und Detektor gemacht. Beim Empfang eines Fehlersignals aus der ErmittlungsVorrichtung verzögert die Steuerung für den Markierer die Abgabe eines Erregersignals auf die Betätigungsvorrichtung für die Zeitdauer einer Umdrehung der Stange. Da nun der Vorschub der Stange in der Vorwärtsrichtung je Umdrehung gleich ist dem Abstand zwischen Detektor und Markierer und das Speisesignal für die Dauer einer Umdrehung

fe der Stange verzögert wird, trifft die von dem Messer hergestellte Markierung ganz exakt auf die Stelle des Fehlers.

Die Praxis hat gezeigt, daß sehr häufig während der Verzögerungsperiode mehr als ein Fehler in Erscheinung tritt und nicht markiert wird, wenn er nicht festgestellt wird. Es ist daher erforderlich, daß die Einrichtung in der Lage ist, mehr als ein defektes Signal zu verarbeiten und mehr als ein Fehlersignal zu irgendeiner gegebenen Zeit zu verzögern. Außerdem muß die Verzögerungszeit sehr genau eingehalten werden. Die üblichen Verzögerungseinrichtungen sind hierzu

" nicht geeignet und können diese Kriterien nicht berücksichtigen.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Verzögerungen ist in der USA-Patentschrift 3 180 230 beschrieben. Diese Vorrichtung kann die zusätzlichen Fehlersignale während der Verzögerungsperiode dadurch akkomodieren, daß sie einen elektrischen Steuerkreis mit einer Vielzahl von Zeitverzögerungs-

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kreisen enthält sowie einen Zählkreis, um die Fehlersignale nacheinander auf die verschiedenen Zeitverzögerungskreise zu verteilen. Die Anzahl der Zeitverzögerungskreise steht in direktem Zusammenhang mit der maximalen Anzahl von Fehlern, die dazu nlgen, während der Verzögerungsperiode aufzutreten. Die Ausgänge der Zeitverzögerungskreise sind so miteinander verbunden, daß sie nacheinander die Betätigungsvorrichtung in einem zeitlichen Abstand betätigen, der identisch mit dem tempierten Abstand der Fehler ist, wie er von der Vorrichtung ermittelt worden ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe dient eine Vorrichtung, die durch folgende Teile gekennzeichnet ist: Einen Fehlerdetektor zur Feststellung von Fehlern in einem sich in der Längsrichtung bewegenden Werkstück, der an seinem Ausgang ein Fehlersignal entsprechend jedem einzelnen festgestellten Fehler erzeugt, durch einen Stromkreis am Ausgang des Fehlerdetektors für den Empfang von FehlerSignalen, die aus dem Ausgang herauskommen, und der dazu dient, eine Vielzahl von Verzögerungskreisen zu betätigen, die an den Ausgängen dieses Stromkreises liegen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß jeder Verzögerungskreis eine bestimmte Zeit nach dem Empfang eines Fehlersignals an seinem Eingang ein Fehlersignal an seinem Ausgang, und ferner durch eine Markierungsvorrichtung, die dazu dient, die einzelnen Werkstücke in Abhängigkeit von einem Speisesignal aus den Verzögerungskreisen zu

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markieren, wobei die Schaltanordnung erfindungsgemäß einen
Gatterkreis enthält, der seinerseits dazu dient, seinen Ausgang so zu Kahlen, daß er an einen ersten Verzögerungskreis angeschlossen wird, um nur dann Fehlersignale zu übertragen, ausgenommen den Fall, daß der erste Verzögerungskreis bereits ein Fehlersignal verzögert; in diesem Fall iiählt der Gatterkreis den nächstfolgenden Ausgang aus, der an dem nächstfolgenden Verzögerungskreis liegt, so daß der Gatterkreis einen Ausgang wählt, der mit den nachfolgenden Verzögerungskreisen nur dann verbunden ist, wenn sämtliche vorhergehenden Verzögerungskreise schon Fehlersignale verzögern.

Im Interesse einer einfacheren Erläuterung der Erfindung ist im folgenden ein Beispiel gewählt, bei dem es sich
um nur zwei Verzögerungskanäle handelt.

Die Vorrichtung zur Markierung von Fehlern in Werkstücken ist gegenüber bekannten Vorrichtungen erheblich einfacher und liefert extrem genaue Verzögerungen für sämtliche Kanäle. Außerdem wird die überwiegende Mehrzahl der Fehlersignale auf den gleichen Verzögerungskanal zur Einwirkung
gebracht. Dadurch werden Irrtümer bei der Feststellung von
Fehlerstellen zwischen den einzelnen Verzögerungskanälen
verringert, die sich immer dann ergeben, wenn sämtliche Verzögerungskanäle nicht für genau die gleiche Verzögerungszeit eingestellt sind. Auf diese Weise wird der überwiegenden
Mehrzahl der Verzögerungsaignale genau die gleiche präzise
Verzögerung gegeben.

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In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist ι

Pig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Feststellung und Markierung von Fehlern in Werkstücken nach der Erfindung)

Fig. 2 eine leilansicht von der Seite her gesehen und quer zu der in der Längsrichtung des Werkstücks verlaufenden Bewegung einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht parallel zur Bewegungsbahn des Werkstücks der Vorrichtung nach Fig. 2 und

Fig. 4- ein Schaltbild für die elektrische Schaltungsanordnung einer Vorrichtung, die gemäß Fig. 1 aufgebaut ist.

Aus den Fig. 2 und 3 der Zeichnung ist zu ersehen, daß eine Markiervorrichtung 6 von einem Rahmen 7 getragen ist und zur Markierung von Fehlern in einem Werkstück W dient. Die Markiervorrichtung 6 umfaßt ein elektromotorisch angetriebenes Messer 8 aus Karbid, welches an dem Rahmen 7 drehbar gelagert ist und sich oberhalb des Werkstückes W befindet. Eine Feder 9 wirkt auf das Messer 8 so ein, daß es sich normalerweise außer Eingriff mit dem Werkstück W befindet. Außerdem wird von dem Rahmen 7 ein Zylinder 10 getragen, in welchem ein Kolben untergebracht ist, dessen Kolbenstange mit

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einem Wellenbund verbunden ist, der sich unmittelbar oberhalb des Messers 8 befindet} die Kolbenstange dient dazu, das Messer immer dann mit dem Werkstück 7 zum Eingriff zu bringen, wenn der Zylinder 10 betätigt wird, was beispielsweise mit Hilfe eines elektromagnetischen Luftventils 5 erfolgen kann. Eine Prüfsonde mit einer Suchspule 14 liegt oberhalb des Messers 8 und in solcher Stellung relativ zu dem sich in der Längsrichtung bewegenden Werkstück 7, daß Fehler in dem Yerksttick vor dem Messer erfaßt werden können und das Messer seinerseits in der Lage ist, jeden ermittelten Fehler zu markieren.

Aus dem Blockschaltbild der Pig. 1 ist zu ersehen, daß die gesamte Steuervorrichtung drei Grundeinheiten umfaßt, nämlich einen Detektor 11, eine zur Unterscheidung und Sortierung dienende Steuervorrichtung 12 und eine Markiervorrichtung 13. Der Detektor 11 erzeugt Fehlersignale, die proportional der Größe der Fehler sind, welche die Suchspule 14 ermittelt hat. Die Einzelheiten dieses Detektors 11 sind in der USA-Patentschrift 2 832 040 von William C. Harmon erläutert und sollen im folgenden in kurzer Zusammenfassung wiedergegeben werden.

Die Suchspule 14 ist an einen Hochfrequenz-Oszillator 15 über ein Kabel 16 angeschlossen und bildet ein erstes Element zur Frequenzbestimmung für den Oszillator 15. Wie es in der erwähnten Patentschrift beschrieben ist, besteht der Oszillator 15 aus zwei getrennten Stufenj einer Verstär-

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kerstufe und einer Rückkoppelungsstufe, so daß man eine getrennte Rückkoppelungssteuerung erhält. Die von dem Oszillator erzeugten Hoch.frequenz-Wechse!spannungen werden auf einen Hochfrequenzverstärker 17 übertragen. Die Wechselspannungen am Ausgang des Verstärkers 17 werden auf einen Gleichrichter 18 übertragen und die gleichgerichteten Spannungen am Ausgang des Gleichrichters werden wieder dem Oszillator zugeführt, und zwar über eine Regelvorrichtung 19 für den Rückkoppelungspegel und eine Verzögerungsleitung 20 mit Filter. Die gleichgerichteten Spannungen dienen zur Vorspannung der Rückkoppe&_lungsstufe des Oszillators und damit zur Aufrechterhaltung des Amplitudenpegels des Oszillators auf praktisch konstanter Höhe, mit Ausnahme der Änderungen, die erzeugt werden, wenn ein Fehler, beispielsweise in einer Naht, angetroffen wird, sobald sich das Werkstück W relativ zu der Suchspule 14 bewegt. Das Filter 20 wirkt als Integrator, weil nur solche Spannungsimpulse, deren Dauer größer ist als eine vorbestimmte Impulsdauer, auf den Oszillator 15 gelangen, während die Regelung 19 für den Rückkoppelungspegel als Hilfsmittel zur Regelung der Amplitude der Rückkoppelungsspannung dient. Der Ausgang aus des Detektor 11 hat die Form einer bipolaren Welle, deren Ampli tude annähernd proportional der Tiefenausdehnung des Fehlere in dem Werkstück ist. Diese Schwingung gelangt über eine Leitung 21 in die Niederfrequenz-Sortierrorrichtuag 12. Die Einzelheiten der Sortier- bzw. Klassifiziereinheit

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12 sind in der Patentanmeldung Ser. No. 365 097 , angemeldet am 5. Mai 1964, mit dem Titel »Apparatus for Defect Analysis and Classification of Workpieces¹¹, von Joseph M. Handula näher erläutert. Dort ist eine Einheit mit zwei Kanälen beschrieben, von denen der eine zur Ermittlung weniger tief gehender Fehler und der andere Kanal zur Ermittlung tiefgehender Fehler dient. Die beiden Kanäle sind hinsichtlich Aufbau und Wirkung identisch gleich und überprüfen die Fehlersignale, die von dem Fehlerdetektor erzeugt worden sindf sie trennt die Fehlersignale nach Maßgabe der Schwere der Fehler, d.h. also nach dem Gesichtspunkt, ob es ein Signal ist, welches zu einem weniger tiefgehenden (seichten) Fehler gehört oder ob e s sich um ein Signal handelt, welches zu einem tiefgehenden (tiefen) Fehler gehurt· Ser Kanal für die seichten Fehler erzeugt Fehlersignale für jeden einzelnen Fehler, der entdeckt worden ist, unabhängig davon, ob es sich um einen seichten oder einen tiefen Fehler handelt. Der Kanal für tiefe Fehler erzeugt Fehlersignale, die nur den festgestellten tiefen Fehlern zugeordnet sind. Die Ausgänge der beiden Kanäle werden einem Fehleranalysator 22 zugeleitet, der die Fehlersignalinformation analysiert und die einzelnen Werkstücke klassifiziert als entweder gut, brauchbar oder Ausschuß (Schrott) nach Maßgabe der Anzahl und Länge der festgestellten tiefgehenden und weniger tiefgehenden Fehler.

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Der Ausgang des Kanals für seichte Fehler der Klassifiziervorrichtung wird auf eine Steuervorrichtung für den Markierer gegeben, so daß jeder festgestellte Fehler unabhängig davon, ob es sich um einen seichten oder einen tiefen Fehler handelt, markiert wird. Da nun die Markierungssteuerung 13 nur von dem Ausgang des Kanals für Beichte Fehler gesteuert wird, ist in der Zeichnung auch nur dieser eine Kanal gezeichnet. Der Teil des Kanals der Sortiervorrichtung 12 für seichte Fehler besteht aus einer Vorrichtung 23 zur Empfindlichkeitsregelung, einem Niederfrequenzverstärker 24 und einem Spannungskomparator 25. Die Wirkung des Spannungskomparators besteht darin, Impulse mit steiler Anstiegsflanke zu erzeugen, die man benötigt, um die nachfolgenden Einheiten in dem Fehleranalysator 22 mit einem bestimmten festen Spannungspegel der Eingangswelle zu betreiben. Der Komparator 25 erzeugt einen Ausgangsimpuls, sobald der Eingang der Sortierungsvorrichtung einen bestimmten Schwellwertspegel übersteigt. Der Schwellwert speg el der Komparatοreinheit in dem Kanal für tiefe Fehler ist höher als derjenige für den Komparator im Kanal für seichte Fehler, so daß der Kanal für tiefe Fehler einen Ausgangsimpuls nur für tiefe Fehler erzeugt, und der Kanal für seichte Fehler einen Ausgangsimpuls sowohl für seichte als auch tiefe Fehler erzeugt» Der Ausgang des Kanals für die Fehlerspannung für seichte Fehler wird der Markierungesteuerung über eine leitung 26 «ugeftihrt.

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Jedes Fehlersignal, aus dem Kanal für seichte Fehler der Sortiervorrichtung ist ein positiver Spannungsimpuls, der auf den Eingang eines Gatterkreises 27 gegeben wird. Der Gatterkreis 27 trifft die selektive Auswahl, welcher der einzelnen Verzögerungskanäle 28a und 28b zum Empfang des Eingangs-Fehlerimpulses dienen soll» Die Auswahl hängt davon ab, ob der erste Verzögerungskanal 28a schon** einen Fehlerimpuls empfangen hat und sich in dem Betriebszustand des Durchlaufens eines Zyklus für die Verzögerungszeit befindet, wenn wieder ein Eingang auf den Eingangskreis des Gatterkreises 27 gelangt

Ist der ernste Verzögerungskanal außer Betrieb und durchläuft er keinen Verzögerungszyklus, dann sendet der Gatterkreis 27 immer das Fehlersignal in den ersten Verzögerungskanal. Hat der erste Verzögerungskanal 28a erneut ein Fehlersignal empfangen und durchläuft er immer noch einen Verzögerungszyklus, dann wird der zweite Verzögerungskanal 28b von dem Gatterkreis 27 ausgewählt, um den nächstfolgenden Fehlerimpuls zu empfangen. Auf diese Weise werden sämtliche Fehlersignale auf den ersten Verzögerungskanal 28a gegeben, mit Ausnahme derjenigen, die ankommen, wenn der erste Verzögerungskanal sich noch in einem Verzögerungszyklus befindet. Am Ende ihrer Verzögerungszyklen erzeugen die Verzögerungskanäle 28a und 28b Triggerimpulse in Abhängigkeit von den Fehlerimpulsen, die sie an ihren Eingängen

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empfangen haben. Die Ausgänge sämtlicher Verzögerungskanäle 28a und 28b werden auf einen Mischkreis 29 gegeben, der die Triggerimpulse aus jedem der Verzögerungskanäle auf den Eingang eines Multivibrators 30 für die "Markierungsgröße» gibt. Jedesmal, wenn der Multivibrator für die Markierungsgröße einen Triggerimpuls aus dem Mischkreis 29 erhält, erzeugt er ein Speisesignal für eine voreingestellte Periode in Abhängigkeit von der Größe der gewünschten Markierung. Die Speisesignale aus dem Ausgang des Multivibrators 30 werden auf eine Relaisspule 103 für den Markierer gegeben und erregen dieses Relais, welches seine Kontakte schließt, um den Elektromagneten des Steuerventils 5 einzuschalten, welches seinerseits bewirkt, daß das Messer 8 aus Karbid für die Periode oder Dauer des Speisesignals aus dem Multivibrator 30 mit dem Werkstück ¥ in Berührung kommt.

Wie man aus Pig. 4 ersieht, liegt in dem Gatterkreis eine Pentode 31, welche als Gatter wirkt. Die Pentode 31 gelangt deshalb zur Anwendung, weil eine solche Röhre in der Lage ist, den Anodenstrom entweder mit Hilfe ihres Steuergitters 32 oder mit Hilfe ihres Schirmgitters 33 zu unterbrechen und zu steuern. Eine bevorzugte Pentode ist in den USA unter der Typenbezeiohnung Nr. 5 725 im Handel.

Die Anode der Pentode 31 liegt über einen Anodenwiderstand 35 an einem Speisenetz für 200 Volt Gleichstrom, dessen eine leitung mit 34 bezeichnet ist. Die Kathode der Pentode 31 liegt an einer geerdeten Leitung 36.

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Der positive abgehende Impuls aus dem Spannungskomparator 25 der Klassifiziervorrichtung (des Sortierers) wird über eine Leitung 26 zugeführt und mit Hilfe eines Kondensators 39 und eines Wideretandes 40 differentiiert. Der differentiierte Impuls wird dann über einen Isolationswiderstand 41 auf das Steuergitter 32 der Pentode gegeben.

Die Pentode 31 ist infolge der Wirkung der Spannungsteilerwirkung der beiden Widerstände 40 und 42 normalerweise abgeschaltet. Das differentiierte Eingangssignal bringt die Pentode 31 aus dem abgeschalteten Zustand heraus und bewirkt _t daß ein negativer Impuls auf ihrem Schirmgitter 43 in Erscheinung tritt. Obwohl jetzt die Röhre 31 nicht mehr abgeschaltet ist, erscheint doch kein Signal in Form einer Spannungsänderung an der Anode der Röhre 31» weil das Schirmgitter 33 über die Widerstände 46, 47 auf seinem normalen negativ;en Potential bleibt, die ihrerseits über eine Leitung 48 an eine negative Spannungsquelle von 150 Volt angeschlossen sind. Das negative Potential an dem Schirmgitter 33 verhindert, daß ein Strom zur Anode der Pentode 31 fließt.

Der negative Spannungsimpuls, der an dem Schirmgitter 43 in Erscheinung tritt, gelangt über einen Isolationswiderstand 50 und einen Kondensator 51 zu einer Diode 52, die so gepolt ist, daß sie den negativen abgehenden Teil des Signalimpulses auf die Anode 53 eines ersten Phantastrons 54 in dem ersten Yersögerungskanal 28a gibt. Der negative abge-

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hende !Teil triggert das Phantastron 54» so daß dessen Schirmgitterspannung ansteigt. Das Phantastron 54 beginnt nun seine taktgebende Wirkung, um die gewünschte Verzögerung zu erzeugen. Der Spannungsanstieg an dem Schirmgitter 55 des Phantastrons 54 bewirkt, daß die Spannung an dem Schirmgitter 33 der Pentoden-Gatterröhre 31 ansteigt, weil eine Verbindung über die Leitung 56, den Widerstand 76 und den Widerstand 46 vorhanden ist. Dieser Spannungsanstieg an dem Schirmgitter 33 stellt ein Sperrsignal für den Gatterkreis 27 in dem Sinne dar, daß der erste Verzögerungskanal ein Fehlersignal verzögert.

Hat nun das erste Phantastron 54 des ersten Verzögerungsabschnitts seinen taktgebenden Zyklus noch nicht beendet, wenn ein weiterer positiver Eingangssignalimpuls von der Vorrichtung 12 her auf der Leitung 26 in Erscheinung tritt, dann bewirkt dieser Impuls die Erzeugung eines negativen abgehenden Spannungssignals, welches an der Anode der Gatterröhre 31 erscheint, weil jetzt das Schirmgitter 33 der Gatterröhre 31 nicht mehr negativ ist. Das negative abgehende Signal an der Anode der Röhre 31 triggert ein zweites Phantastron 60 über eine Leitung 61, einen Isolationswiderstand 62, einen Kondensator 63 und eine Diode 64, die so polarisiert ist, daß sie die negative Spannung zu der Anode des Phantastrons 60 durchläßt. Die negative Spannung an der Anode des Phantastrons 60 triggert die

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Röhre 31 in dem Sinne, daß sie nunmehr anfängt, ihren Zeitverzögerungszyklus auszugeben.

Die Verzögerungszeiten, die von den ersten und zweiten Verzögerungskanälen geliefert werden, sind gegeben durch die Merkmale der Stromkreiselemente der Phantastronkreise 66 und 67, die praktisch identisch sind, so daß im folgenden nur der Phantastronkreis 66 im einzelnen näher erläutert werden soll.

In dem Phantastronkreis 66 wird die taktgebende Wirkung durch den negativen Triggerimpuls eingeleitet, der auf die Anode 53 des Phantastrons 54 gegeben wird. Die Anode 53 ist mit dem Steuergitter 68 einer Kathodenfolgeschaltung direkt verbunden, die ihrerseits die eine Hälfte eines Doppeltriodenrohres 69 darstellt,welches vorzugsweise ein Rohr mit der Handelsziffer 5814 ist. Die übliche Wirkung der KathodenfoIgesehaltung überträgt den negativen Triggerimpuls auf ein Steuergitter 70 des Phantastrons 54 über einen Kondensator 71» der zwischen das Steuergitter 70 unÄ die Kathode 72 des Rohres 69 geschaltet ist.

Das Steuergitter 70 des Phantastrons 54 liegt normalerweise auf etwas angehobenem positiven Potential wegen der Gittertorspannung, die durch den Widerstand 73 und das Potentiometer 74 hervorgerufen ist, die an der positiven Speiseleitung 34 liegt. Die negative Triggerspannung, die auf das Steuergitter 70 des Phantastrons 54 gelangt, be-

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wirkt eine Herabsetzung der Stromstärke an dem Schirmgitter 55. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Spannung an dem Schirmgitter 55 ansteigt. Die Schirmgitter und . Bremsgitter 55 und 75 sind über einen Widerstand 76 und über die leitung 77 miteinander verbunden, so daß der Anstieg der Schirmgitterspannung auf das Bremsgitter 75 übertragen wird und infolgedessen die Spannung an dem Bremsgitter ebenfalls ansteigt. Der Spannungsanstieg an dem Bremsgitter führt das Bremsgitter 75 über den Punkt der Abschaltung des Anodenstroms hinaus. Es fließt daher ein Anodenstrom, der die Anodenspannung herabsetzt· Die Spannungsänderung an der Anode des Phantastrons 54 wird über das Kathodenfolgeschaltungsrohr 69 auf das Steuergitter 70 des Phantastrons zurückgekoppelt, verringert die Steuergitterspannung und bewirkt ein weiteres Absinken des Schirmgitterstroms und ein weiteres Ansteigen der Schirmgitterspannung. Diese Wirkung setzt die Erzeugung einer linearen Sägezahnspannung an der Anode in Gang.

Die lineare Sägezahnspannung wird mit Hilfe des Kondensators 71 erzeugt, der an dem Steuergitter des Phantastrons liegt und sich über den Widerstand 73 zu entladen beginnt. Während der Entladung des Kondensators 71 wird das Gitterende des Widerstands 73 positiver. Dadurch steigt der Anodenstrom des Phantastrons 54 an und bewirkt einen Spannungsabfall der Anodenspannung. Der Abfall der Anodenspannung hat eine Wirkung, die derjenigen des Entladungsstroms aus

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dem Kondensator entgegengesetzt ist und infolgedessen eine Gegenkoppelungswirkung . Das Absinken der Anodenspannung sucht die Steuergitterspannung in den negativen Bereich herunterzuziehen, da die Anode 53 aber nicht so stark absinken kann, daß sie die positive Änderung an dem Steuergitter 70 übertrifft, weil nämlich dieses Gitter dasjenige Steuergitter ist, welches positiver wird und den Spannungsabfall an der Anode bewirkt, sodaß der Anodenspannungsabfall der Kondensatorentladung,die tatsächlich/ die Entladungszeit erhöht, entgegenzuwirken sucht.

Diese Wirkung bleibt erhalten, bis die Anodenstrompegel und die Anodenspannung nicht mehr abnehmen können. Diesen Funkt bezeichnet man im allgemeinen als das "Klemmen" der Röhre. MdäufiaTMit der Gegenkoppelungswirkung des Abfalls der Anodenspannung, der nunmehr beendet ist, führt die Entladung des Kondensators 71 zu einem äußerst raschen Anstieg der Spannung am Steuergitter. Nunmehr steigt der Schirmgitterstrom an und die Schirmgitterspannung sinkt ab; dies hat zur Folge» daß die Spannung an dem Bremsgitter 75 ebenfalls absinkt. Eine Verringerung der Bremsgitterspannung bewirkt •in· Verringerung des Anodenstroms, die ihrerseits ein Ansteigen der Anodenspannung zur Folge hat. Dies bewirkt nun, daß die Steuergitterspannung sogar noch weiter ansteigt. Dieser Effekt ist regenerativ, so daß die Spannung an dem Bremsgitter sehr rasch ins Negative getrieben wird und den Inodenetrom vollständig absäbeltet.

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Ist der Anodenstrom unterbrochen, dann steigt die Anodenspannung bis auf 200 Volt in der Speiseleitung des Leiters 34 an, wird aber durch die Wirkung der Diode 52 im Anodenkreis des Phantastrons 54 an eine Steuerspannung auf dem Leiter 78 gefesselt. Die Steuerspannung auf der Leitung 78 wird mit Hilfe eines Botentiometers 79 geändert, um die Verzögerungszeit des Phantastron-Kreises zu ändern und es damit der Einrichtung zu ermöglichen, sich unterschiedlichen Durchmessern der Stangen oder anderer Werkstücke anzupassen. Ein Ansteigen der Steuerspannung auf der Leitung 78 vergrößert die Verzögerungszeit, weil die Spannung an der Anode länger absinken muß, bevor die Röhre klemmt.

In dem dargestellten Phantastronkreis 66 verläuft die Verzögerungszeit linear relativ zu der Einstellung des Potentiometers 79· Ein Widerstand 80 zwischen der Diode 52 und der Steuerleitung 78 vergrößert oder verringert die effektive Impedanz der Steuerspannungsquelle, welche die Leitung 78 bietet.

In dem vorhandenen Phantastronkreis 66 wird die Steilheit der taktgebenden Welle dadurch geregelt, daß der Steuergitterwiderstand 73 auf den beweglichen Arm des Potentiometers 74 zurückbewegt wird, welches ein Stück eines Spannungsteilers darstellt. Die Verbindungsleitung des Gitterwiderstandes 73 zu diesem Punkt einer veränderbaren Spannung, die das Potentiometer liefert, stellt eine Fein-

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einstellung der Verzögerungszeit dar₉ so daß sämtliche verzögerten Kanäle synchronisiert werden können.

Die Kathodenwiderstandsschaltung, die den Triodenteil darstellt, stellt eine niedrige Impedanz für die Wiederaufladung des Kondensators 71 dar. Diese Schaltanordnung setzt die Wiederherstellungszeit (Rückkoppelungszeit) des Phantastronkreises 76 auf einen sehr niedrigen Wert herab.

Der resultierende rechteckförmige Steuerimpuls, der am Schirmgitter 55 des Phantastrons 54 und an dem Schirmgitter 55' des Phantastrons 60 entsteht, werden über die Leitungen 81 bzw. 82 auf den Mischkreis 29 gegeben.

Der Mischkreis 29 besteht aus den Kondensatoren 84 und 85 und den Widerständen 86 und 87 p die über die Leitungen 81 bzw. 82 angeschlossen sind, um differentiierende Stromkreise für jede der beiden Eingangsleitungen zu bilden. Die Impulse mit quadratischer Form, die auf die Leitungen 81 und 82 gelangen, werden daher differentiiert, und es werden nur die negativen abgehenden Anteile von den Dioden 88 und 89 als Triggerimpulse über die Leitung 100 auf den Multivibrator 30 durchgelassen.

Die Dioden 88 und 89 geben auch eine Stromkreistrennung ab, weil die Anodenpotentiale der Dioden innerhalb des Bereiches zwischen ihren Kathodenpotentialen während der Dauer der Wirkung de* Multivibrators 30 absinken. Ist also der Multivibrator einmal getriggert, dann ist er von den beiden Phantastronkreisen 66 und 67 in den Verzögerungs-

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kanälen 28a bzw. 28b getrennt. Die Dioden wirken außerdem auf ähnliche Weise, um die beiden Phantastronkreise voneinander zu isolieren.

Der monostabile Multivibrator 30 ist entsprechend der Anodenkoppelung veränderlich. Er weicht insofern von der herkömmlichen Form ab, als ein Schirmgitter 91 in der einen Pentodenhälfte 92 einer zweiteiligen Röhre als Anode und eine Anode 94 der zweiten Triodenhälfte 95 als die andere Anode des Multivibrators benutzt wird. Dadurch wird es möglich, daß die Anode der Pentodenhälfte 92 von der taktgebenden Wirkung des Multivibratorkreises getrennt wird. Bevorzugt wird eine Pentode mit der Handelsbezeichnung »6U8»,

Die negativen Triggerimpulse, die zu dem leiter 100 durch die Dioden 88, 89 in den Mischkreis 29 hintorehgelassen worden sind, weräen auf das Schirmgitter 91 der Pentode 92 gegeben. Am Anfang befindet sich der Multivibrator 30 in seinem stabilen Zustand und der Triodenteil der Hälfte 95 ist stromdurchlässig. Die Pentodenhäfte bzw. der Teil 92 ist normalerweise abgeschaltet, weil eine Gleichstromkupplung zwischen der Anode 94 des Triodenteils 95 mit dem Steuergitter 96 des Pentodenteils 92 über einen Widerstand 97 und eine Leitung 98 besteht. Ein negativer Steuerimpuls, der auf das Schirmgitter 91 des Pentodenteils 92 gelangt, wird über einen taktgebenden Kondensator 104 an das Steuergitter 99 des Triodenteils 95 angekoppelt.

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Da das Steuergitter 99 des Triodenteils 95 negativ vorgespannt ist, steigt die Spannung in diesem Triodenteil an der Anode 94 an. Infolgedessen steigt die Spannung an dem Pentoden-Steuergitter 96 an und bewirkt, daß der Pentodenteil 92 stromdurchlässig wird. Ist der Pentodenteil 92 stromdurchlässig geworden, dann sinkt dessen Gitterspannung ab. Dieser Spannungsabfall wird über den taktgebenden Kondensator 104 in den Triodenteil eingekoppelt. Infolge dieser fiückkoppelungswirkung wird der Triodenteil rasch abgeschaltet. Entlädt sich der taktgebende Kondensator über einen Widerstand 101 und ein Potentiometer 102, dann steigt die Spannung an dem Steuergitter 96 des Triodenteils 95 solange an, bis sie einen Punkt erreicht, in welchem der Triodenteil von neuem stromdurchlässig wird. Befindet sich der Triodenteil dann tatsächlich im stromleitenden Zustand, dann führt eine Rückkoppelungswirkung den Stromkreis rasch in seinen ursprünglichen Betriebszustand zurück.

Die Periode des Multivibrators ist gegeben durch die Zeitkonstante des Kondensators 104 und durch die Größe des Widerstandes in dem Steuergitterkreis. Der Steuergitterkreis-Widerstand kann durch Yerstellung des Potentiometers 102 geändert werden, so daß auf diese Weise die Periode des Stromkreises geändert wird. Der Anodenstrom in dem Pentodenteil 92 befindet sich in Koinzidenz mit dem Schirmgitterstrom. Ist also der Pentodenteil strom}eitend,

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dann fließt ein Anodenstrom und erregt eine Seiaisspule 103 für die Dauer eines Zeitintervalls, welches gleich der Periode des Multivibrators ist. Das so erregte Relais schließt seine Kontakte 106 und speist den Elektromagneten des Ventils 5» wodurch der Zylinder 10 das Messer 8 für die Dauer der Periode des Multivibrators 90 gegen das Werkstück W trückt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung sind die Zeitkonstanten so gewählt, daß die Relaisspule 103 für eine Periode zwischen 15 und 66 Millisekunden erregt wird, Je nach Größe der gewünschten Markierung, wie sie sich durch Einstellung des Potentiometers 102 ergibt.

Ein Widerstand 115 und ein Kondensator 116 lie—gen in Reihe miteinander geschaltet parallel zu der Relaisspule 103 und verringern durch diese Überbrückung die vorübergehenden Spannungen , die sonst jedesmal in Erscheinung treten würden, wenn die Relaisspule 103 abgeschaltet wird. Ein Druckknopfschalter 118 für die ¹¹Markierungsprüfung^M liegt für Testzwecke in dem Multivibrator-Stromkreis Jedesmal, wenn der Druckknopfschalter 118 geschlossen wird, wird der monostabile Multivibrator 30 infolge der Koppelung über einen Kondensator 119 getriggert. Ein in Reihe mit dem Schalter 118 liegender Widerstand 120 und ein Kondensator 121, der parallel zu der Seriensohaltung

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von Widerstand und Schalter liegt, verhindert das Auftreten winziger Impulse infolge Prellens der Kontakte des Schalters 118.

Jedesmal, -Venn, der Detektor 11 ein Fehlersignal erzeugt, welches gegebenenfals in den Gatterkreis 27 gelangt, gibt der Gatterstromkreis 27 das resultierende Steuersignal auf den ersten Verzögerungskanal 28a, um dessen taktgebende Wirkung in Gang zu setzen. Durchläuft der

^ erste Verzögerungskanal bereits einen taktgebenden Zyklus, dann wird dieser Betriebszustand dem Gatterkreis mit Hilfe eines Steuersignals auf der Leitung 56 angezeigt, und der Gatterkreis 27 sendet den nächstfolgenden Steuerimpuls aus, der sich aus einem weiteren Fehler-Eingangssignal auf den zweiten Verzögerungskanal 28b ergibt. Der zweite Verzögerungskanal 28b wird hierauf getriggert, um mit seiner taktgebenden Wirkung beginnen zu können j er erzeugt ein verzögertes Steuersignal am Ende seiner vorbestimmten Verzögerungszeit. Die Steuersignale aus den Ausgängen der

" Verzögerungskreise 28a, 28b werden dem Mischkreis 29 zugeführt, der seinerseits die Steuersignale differentiiert und sie dann als Triggerimpulse auf den Eingang des monostabilen Multivibrators 30 über die Leitung 100 durchläßt. Jeder Triggerimpuls triggert den monostabilen Multivibrator im Sinne einer Erzeugung «ines Ausgangs-Brregersignals für die Pehlermarkierungevorrichtung für die Dauer einer ganz beetiemten Periode, die abhängig ist von der Größe der ge-

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vmnschten Markierung.

In der obigen Beschreibung ist die Erfindung an einem ganz beliebig ausgewählten, aber speziellen Ausftihrungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert worden. Es versteht sich indessen von selbst, daß jeder Fachmann zahlreiche Änderungen und Modifikationen an dem Erfindungsgegenstand vornehmen kann, ohne deshalb den Rahmen der Erfindung verlassen zu müssen.

- Patentansprüche -

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Peststellung und Markierung von Fehlern in Werkstücken mit einem Detektor, der an seinem Ausgang entsprechend jedem einzelnen festgestellten Fehler ein Fehlersignal erzeugt und einem Stromkreis am Ausgang des Fehlerdetektors für den Empfang von Fehlersignalen, die aus dem Ausgang herauskommen, der dazu dient, eine Vielzahl von Verzögerungskreisen zu betätigen, die an den Ausgängen dieses Stromkreises liegen, wobei jeder Verzögerungskreis eine bestimmte Zeit nach dem Empfang eines Fehlersignals an seinem Eingang ein Fehlersignal an seinem Ausgang erzeugt, sowie mit einer Markierungsvorrichtung, die dazu dient, die einzelnen Werkstücke in Abhängigkeit von einem Speisesignal aus den Verzögerungskreisen zu markieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung einen Gatterkreis enthält, der dazu dient, seinen Ausgang so zu wählen, daß er an einen ersten Verzögerungskreis angeschlossen wird, um nur dann Fehlersignale zu übertragen, ausgenommen den Fall, daß der erste Verzögerungskreis bereits ein Fehlersignal verzögert, so daß der Gatterkreis in diesem Falle den nächstfolgenden Ausgang wählt, der an dem nächstfolgenden Verzögerungekreis liegt, derart, daß der Gatterkreis einen Ausgang wählt, der mit den nachfolgenden Verzögerungskreisen nur dann verbunden ist, wenn sämtliche vorhergehenden Verzögerungskreise schon Fehlereignale verzögern.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verzögerungskreisen (28a, 28b) Phantastrons (54, 64) liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Markiervorrichtung (13) an die Ausgänge der Verzögerungskreise über Stromkreise angeschlossen ist, die einen mono stabilen Multivibratorkreis (30) enthalten, dessen einstellbarer Ausgang zur Erzeugung von Steuersignalen vorbestimmter Dauer in Abhängigkeit von Fehlersignalen dient, die auf seinen Eingang gelangen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung einen Mischkreis mit Dioden enthält, in welchem eine Anzahl von Dioden (88, 89) so gepolt sind, daß sie die Fehlersignale auf den Eingang des Multivibratorkreises durchlassen und den Multivibratorkreis abtrennen, wenn er aus dem Verzögerungskreis bereits betätigt worden

5. Vorrichtung nach einea der Ansuche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß in den Gatterkreisen eine Pentode (31» 60) liegt, deren Steuergitter (43, 43') als Eingang des Gatterkreises dient und deren Bremsgitter (55) an einem negativen Potential liegen, so daß der Anodenkreis der Pentode normalerweise keinen Strom fuhrt, und daj das Schirmgitter (75, 75') als ein erster Auegang am Hingang des ersten Kreises aller Verzögerungskreise liegt, während der Anoden-

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stromkreis als zweiter Ausgang am Eingang des zweiten Verzögerungskreises liegt und an dem Bremsgitter (55, 75) außerdem nocli Sperrkreise liegen, um das Bremsgitter mit

positiver Spannung zu "beaufschlagen, wenn der erste Verzö-j

gerungskanal in Betrieb ist.

6. Vorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Verriegelungsstromkreis, welcher den ersten Verzögerungskreis mit dem Ga,tterkreis verbindet, um diesem anzuzeigen, daß der erste Verzögerungskreis ein Fehlersignal verzögert, so daß der Gatterkreis ein Fehlersignal auf einen ersten der Verzögerungskreise überträgt, ausgenommen den Fall, daß der erste Verzögerungskreis bereits ein Fehlersignal verzögert, so daß in diesem Falle der Gatterkreis ein nachfolgendes Fehlersignal auf den nächstfolgenden Verzögerungskreis überträgt, während der Gatterkreis ein Fehlersignal auf die nächstfolgenden Verzögerungskreise nur dann überträgt, wenn sämtliche vorhergehenden Verzögerun^skreise bereits Fehlersignale verzögern.

R 1158
Dr.Sk/Wr

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