DE1911580C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung einer dem mittleren Innendurchmesser von Ringen während des Bearbeitungsvorganges in einem Ringwalzwerk proportionalen Größe, bei denen die Funktion der Meßwerte des Innendurchmessers — fortlaufend längs des Innenumfanges gemessen — periodisch um einen sich im Verhältnis dazu sehr langsam erhöhenden Mittelwert schwankt, unter Verwendung von Extremwerten und Mitteiwertbildungen aus aufeinanderfolgenden, gespeicherten Meßwerten.

Bei Ringwalzwerken muß der Bearbeitungsvorgang des Ringes beendet werden, sobald ein bestimmter innerer Ringdurchmesser erreicht wird. Dies gilt vor allem dann, wenn er. sich um Ringe aus hochfesten Werkstoffen, wie z. B. Titan, naiiueii, die auf spanabhebenden Maschinen nur sehr schwer nachbearbeitet werden können.

Es ist nun verhältnismäßig schwierig, aus den zur Verfügung stehenden Meßwerten den richtigen Abschaltpunkt herauszugreifen, da der Ring in den seltensten Fällen kreisförmig ist. Meist hat er eine elliptische oder auch ovale Form und auch noch unregelmäßige Abweichungen. Ferner ist auch noch zu berücksichtigen, daß sich der Ringinnendurchmesser während des Bearbeitungsvorganges laufend erhöht. Insgesamt wird also die Meßwertfunktion — fortlaufend längs des Innenumfangs gemessen — periodisch um einen sich im Verhältnis dazu sehr langsam erhöhenden Mittelwert schwanken. Außerdem wird noch eine aus den Bearbeitungsiingenauigkeiten herrührende .Störfunktion vorhanden sein.

Es sind bereits Verfahren zur Ermittlung eines Mittelwertes bekannt, bei denen maximale und minimale Meßwerte eines sich periodisch ändernden Signals addiert werden, so daß der doppelte Wert des Mittels erhalten wird. Zur Durchführung dieser Verfahren können analoge Mittel (vgl. z. B. I)E-AS 12 72 ¹STi) oder auch digitale Schaltungen (vgl. z.H. DEOS Ι4')Η2)^Γ)) benutzt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Störfunktionen von vergleichsweise hoher Frequenz und verhältnismäßig kleiner Amplitude aus der Mittelwertbildung zu eliminieren und damit einen genauen Wert für den mittleren Innendurchmesser zu erhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach einem Vorzeichenwechsel der Änderung des Meßwertes jeweils derjenige Meßwert gespeichert wird, der gegenüber dem Meßwert beim Vorzeichenwechsel um einen festgelegten Betrag im Hereich des Maximums verringert und im Bereich des Minimums vergröUert ist. Auf diese Weise gehen auf IlearbeilimgsiingciiaiiigkcilcM ziirücKzuführende Spitzen und /,icketi

der Meßwerte nicht in die Bestimmung des mittleren Innendurchmessers ein.

Da sich die Amplituden der Schwankungen des Meßwertes verändern können, wird vorteilhafterweise der vorgenannte Betrag abhängig von der Differenz der Extremwerte verändert

Eine schaltungstechnisch besonders einfache Lösung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich dann, wenn ein Zweirichtungszähler vorgesehen wird, dem vorzeichenrichtig die Änderungen des Innendurchmessers als Pulse zugeführt werden, und wenn ferner ein dazu parallelgeschalteter Pufferzähler vorhanden ist, dessen Kapazität kleiner als die Differenz der Extremwerte ist. Der Pufferzähler gibt dann jeweils an seinen Bereichsgrenzen Befehle zur Übernahme des betreffenden Standes des Zweirichtungszählers in Speicher, deren Inhalte fortlaufend addiert werden. Da die Differenz der Extremwerte differiert, ist es vorteilhaft, die Bereichsgrenzen des Pufferzählers von der Differenz der Speicherinhalte selbsttätig änderbar zu machen.

Da voraussetzungsgemäü die Kapazität des Pufferzählers kleiner sein soll als die Differenz der Extremwerte, muß die Differenz der Speicher^halte um einen bestimmten Faktor verkleinert werden. Dies kann ζ. B. dadurch geschehen, daß dem Zweirichtungszähler Untersetzungsglieder vorgeschaltet sind und zur Differenzbildung nur die vollen Dekaden des Zweirichtungszahlers herangezogen werden. Die so ermittelte Differenz, die in einen zusätzlichen Speicher gelangt, kann als obere Bereichsgrenze des Pufferzählers dienen, dessen untere Bereichsgrenze dann der Einfachheit halber durch den Stand Null gebildet ist. Vorteilhaft ist es dabei, den erwähnten Speicher dann zu setzen, wenn der Puffer/.ähler an seiner unteren Begrenzung, nämlich dem Wert Null, liegt.

Zur Bildung des Meßwertes können zwei Geber benutzt werden, und zwar einer für den Außendurchmesser und einer für die Wandstärke des Ringes. Die von beiden Gebern abgegebenen Pulsfolgen können dann mittels bekannter Synchronisier- und Differenziergatter pulsveise subtrahiert bzw. addiert und die Ergebnisse vorzeichenrichtig dem Zweirichtungszähler zugeführt werden.

Dieser Zweirichiungszähler wird nach dem Einschalten der Stromversorgung auf einen einmal festgelegten Wert geseut und dadurch synchronisiert, daß die beiden erwähnten Geber beim Überfahren ν in Referenzpunkten freigegeben werden. Zur Auswertung der dem Innendurchmesser proportionalen Größe — die eigentlieh dem doppelten Innendurchmesser proportional ist — werden den Addk'gliedern Grenzwertmelder nachgeschallel, die bei Überschreitung von Grenzwerten .Steuersignale z. I). zur Reduzierung der Geschwindigkeit mihI Abschalibcfehle abgeben. Hierbei kann die Anordnung dieser Grenzwertmelder derart getroffen sein, daß Signale erst bei mehrfacher Überschreitung der Grenzwerte bei aufeinanderfolgenden Mittelwertbildungen abgegeben werden. Die Zahl der Überschreilungen kann dabei gemeinsam oder getrennt für die verschiedenen Grenzwerte eingestellt sein.

Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigt

I" i g. I den gemessenen Innendurchmesser des Ringes als Funktion des Winkels φ (t),

I" i g. 2 eine Auswertung dieser funktion und

(■'i g. I den Stand vom /weirichlungszähler und l'uffer/iihlern wahrend einer Periode· der Meßfuukiion.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, kann man sich die Funktion c/,aus drei Funktionen a, bund czusammengesetzt denken. Hierbei ist a eine einsinnig stetig wachsende Funktion und steht für die laufende ' Zunahme des Ringinnendurchmessers d, während des Bearbeitungsvorganges. Dieser Funktion a ist nun eine periodische Funktion b überlagert, deren Periodenlänge nicht konstant zu sein braucht. Diese Funktion soll sich aber nicht stark und sprunghaft ändern. Außerdem ist

to ihre Amplitude klein gegenüber dem Wert der Funktion a. Zusätzlich treten nun noch im Meßergebnis Spitzen und Zacken auf, die auf Bearbeitungsungenauigkeiten zurückgehen und durch eine Störfunktion c berücksichtigbar ist. Diese nur der Größenordnung nach bekannte Störfunktion kann ebenfalls periodisch sein; Voraussetzung ist jedoch, daß sie eine weit kleinere Periodenlänge und Amplitude als die Funktion b hat.

Die Berechnung eines Mittelwertes aus den Funktionen a und b läßt sich schaltungstechnisch verhältnismaßig einfach durchführen.

Hierzu wird ein Geber G 1 vorgesehen, der bei einer Änderung des Außendurchmessers ι/· des Ringes einen Impuls abgibt, und ein Geber Wi.. der bei einer Änderung der Wandstärke s entsprechende Pulse

« abgibt. Durch pulsweise Subtraktion dieser beiden Pulsfolgen in einem an sich bekannten Synchro^isieriind Differenzgatter Dlassen sich zwei vorzeichenrichtige Puls.'olgen /⁺, /- erzeugen, deren eine den positiven Änderungen des Innendurchmessers entspricht. Diese

w Änderungspulse werden jeweils an die entsprechenden Eingänge eines Zweirichtungszählers Zgeführt. Wie aus Fig. ) ersichtlich, ändert sich — bei Vernachlässigung der Störfunktion — zwischen einem Maximum und dem nächsten Minimum die Zählrichtung nicht; sie bleibt

)5 negativ. Das gleiche geschieht zwischen einem Minium und dem nächsten Maximum. Auch hierbei ändert sieh die Zählrichtung nicht, sie bleibt positiv. Zur Ermittlung des Mittelwertes speichert man daher den Zählerstand z_mm beim Wechsel von negativ nach positiv im Speicher

w Sp 1 und den Zählerstand /?,„.„ beim Wediv.-i der Zahleinrichtung von positiv nach negativ im Speichel 5p2. Durch Addition der Inhalte der beiden Speicher Sp * und Sp 2 im Addierer /I erhält man den doppelten mittleren Innendurchmesser und durch Halbierung

« mittels des Halbierers // den gewünschten Mittelwert A/, der zur Anzeige gebracht werden kann und/oder einer Grenzwertmelder-Finrichtung GM zugeführt wird, die jeweils an bestimmten Punkten Steuerbefehle für den Bearbeitungsvorgang des Ringes abgibt.

i" Häufig tritt nun der Fall auf, daß die übeilagerte Störfunktion cdie Erfassung der Extremwerte schwierig macht, da die Zählrichtung zwischen zwei aufeinander folgenden Extremwerten nicht konstant bleibt Um diesen E'influß zu eliminieren und genaue Kriterien fur

■>■> die Wahl des Meßzeilpunktes /υ erhalten, wird parallel Zi, dem Hauptzahler Zein Pufferzahler I'Z vorgesehen, der ebenfalls die Zählpulse registriert. Dieser Piilfer/ähler I'Z hat nur eine begrenzte Kapazität und l.iuft während einer Periode der Funktion beinmal gegen den

so unteren und einmal gegen den oberen Anschlag Die Kapazität des Putf-rzählers ist dabei kleiner gewählt als die Differenz Ai zwischen einem Minimum /,„„ und Maximum /,„.,, der Funktion b.

F i g. J zeigt nun den Verlauf der Zählerstände des

hi Haiipt/ählers Zum] darunter den des Puffer/.ihlers IV unter der Voraussetzung einer rein peiiodisihen Funktion. Die Kapa :'.ii des Puffer/,ihlers .!.·,, l>eir,u:l dabei ein Sechstel i\vr [Mieren/ I ' ili-r Ixti nnu rrir

Die obere Begrenzung des f'ufferzählcrs /¹Z ist durch die Gleichheit seines Standes mil dem Inhalt 73 des Speichers Sp 3 gegeben. Diese Gleichheit wird im Vcrglricher Γ fcstgestclit. Die untere Begrenzung des l'uffer/iihlers IV ist durch den Wert 0 gegeben. Heim ·> erreichen einer Begrenzung wird im Gatter (i die betreffende /ählrichtung für den Puffcr/ählcr gesperrt und ein Hcfchl /ur Übernahme des betreffenden Zählerstandes Zl b/w. 7.2 in den Speicher Sp I b/w. Sp 2 gegeben. Die beiden Speicher Sp ί und Sp 2 werden bei dieser Schaltung also nicht im Minimum /_m,_n bzw. Maximum /_m„ gesetzt, sondern in den mit Z 1 und /2 bezeichneten Kurvenpunkten, in denen der Puffer-/ahler /'Zan eine seiner Begrenzungen läuft. Die beiden Speicher werden also abwechselnd gesct/l. Der Speicher S/> 1 erhält dabei einen um die Kapazität A/._r des Puffcr/ählcrs l'7. vergrößerten Wert ZI, der Speicher Sp2 einen um die Puffcrzählcrkapazität Ä7_r verkleinerten Wert 7.2. Bei der Mittelwertbildung haben diese Korrekturen infolge des Pufferzählcrs keinen Einfluß, da sie gegenseitig bei der Addition aufheben. Diese Schaltung eliminiert die Störfunktion c also so lange, wie die Störamplitude kleiner als die Kapazität /!/,,des Pufferzählers PZ bleibt.

Da die Amplitude der Funktion b veränderlich ist, isl 2Ί es zweckmäßig, die Kapazität des Puffcrzählers PZ an die jeweilige Amplitude selbsttätig anzupassen. Dies kann durch geeignete Ankopplung des Speichers .Sp 3 in .'. .· /weirichtungszähler Zerreicht werden. Hierzu wird beim Zwcirichtungszähler Z eine Vorstufe VS J" vorgesehen, die eine rein duale Untersetzung der Lingangspulsc bewirkt, bevor diese in die erste /ähldckadc gegeben werden. Zur Differenzbildung für den Speicher Sp 3 werden dann nur die vollen Dckadcr de Zweirichtungs/ählcrs Z benutzt Bei dem in Fig. ', gezeigten Beispiel der Pufferkapazität von Uh A/ hat di( Vorstufe VS eine Untersuchung von 4:1. Der Speichel Sp 3 wird daher mit '/t der eigentlichen Differenz 7.2 7Λ der Speicher .Sp 2 und .Sp 1 — die ja auch nocr um die l'uffcrspcicherkapazilät korrigiert ist — gesetzt Dieser Setzvorgang findet zweckmäßigerweise nacr jedem Setzen des Speichers Sp 2 statt, da darm dei l'uffcrzählcr P7. am unteren Anschlag liegt, also der Stand 0 aufweist. Dieser Wert wird durch Vergleich de Standes des Speichers N mit dem Inhalt de Pufferzählcrs /'Z überwacht. Abhängig davon wir( außer dem Ansteuerbefehl für den Speicher 5p 3 auch eine zwischen Speicher .Sp 1 und Addierglicd Λ liegende Inverlierslufe /wirksam gemacht, so daß die Differenz Z 2/4-ZI/4 im vorliegenden lall gebildet wird. Au· der Untersetzung 1 : 4 durch die Vorstufe und durch die Korrektur mit ¹Zt Λ/ wird der Speicherinhalt und damii die Begrenzung des Pufferspeichers PZUbAr.

Entsprechend der Vorstufe ist es nun möglich, eil beliebiges Verhältnis von Pufferzählerkapazität zu der Differenz der llxtremwerte einzustellen, und zwar gibi eine Vorstufe mit einer Untersetzung 1 :2 eine Pufferzählcrkapaziläl von UtAr und eine Untersetzung 1 : 8 eine Pufferzählcrkapazilät von Viozl^.

Bemerkt sei hierbei auch, daß es nicht unbedingt nötig ist. diese Untersetzung durch entsprechende Beschallung des Zweirichtungszählers Z zu erzeugen, sonderr daß es auch denkbar ist, zwischen Speicher .S"p3 une: Vcrglcichsglied I'irgendeine Unlcrsetzungscinrichtunj; einzubauen.

Hierzu 1 Matt Zeichnuneen

Claims (11)

19 Π Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung einer dem mittleren Innendurchmesser von Ringen während des Bearbeitungsvorganges in einem Ringwalzwerk proportionalen Größe, bei denen die Funktion der Meßwerte des Innendurchmessers — fortlaufend längs des Innenumfangs gemessen — periodisch um einen sich im Verhältnis dazu sehr langsam erhöhenden Mittelwert schwankt unter Verwendung von Extremwerten und Mittelwertbildungen aus aufeinanderfolgenden gespeicherten Meßwerten, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Vorzeichenwechsel der Änderung des Meß- is wertes jeweils derjenige Meßwert (Zi, Z2) gespeichert wird, der gegenüber dem Meßwert (zmm, Zxux) beim Vorzeichenwechsel um einen festgelegten Betrag (Z3) im Bereich des Maximums verringert und im Bereich des Minimums vergrößert ist.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag abhängig von der Differenz der Extremwerte veränderbar ist.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch einen Zweirichtungszähler (Z), dem vorzeichenrichtig die Änderungen des Innendurchmessers als Pulse (I+, I—) zugeführt werden, durch einen dazu parallelgeschalteten Puiferzähltr (PZ), dessen Kapazität kleiner als die Differenz (Δζ) der Extremwerte *> ist, und der jeweils an seinen Bereichsgrenzen Befehle zur Übernahme des betreffenden Standes (Zi, Z2) des Zweirichtungszählers (Z) in Speicher (Sp I, 5p 2) g.ot, und durch Addierglieder (A) zur Bildung der Summe beider Spei herinhalte. ^J5

4. Einrichtung nach An-pruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereichsgrenze des Pufferzählers (PZ) abhängig von der Differenz (Δζ) der Speicherinhalte selbsttätig änderbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- *o zeichnet, daß die Differenz nur jeweils von einem Teil des Inhaltes des Zweirichtungszählers gebildet wird und daß diese Differenz in einen Speicher (Sp 3) gelangt, der die obere Bereichsgrenze des Piifferzählers (PZ) festlegt, wogegen die untere *5 Bereichsgrenze durch den Nullstand des Pufferzählers gegeben ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (Sp 3) dann gesetzt wird, wenn der Pufferzähler (PZ) an der unteren so Begrenzung liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe der Änderungspulse fUr den Zweirichtung3zähler (Z) ein Geber für den Außendurchmesser (d,) des Ringes und ein zweiter für die Wandstärke (s) vorgesehen ist und daß beide Pulsfolgen in einem Synchronisier- und Differenzgatter (D) pulsweise zur Erzeugung der Änderungspulse subtrahiert werden.

8. Einrichtung nach Anspruch 3 und 7, dadurch w gekennzeichnet, daß der Zweirichtungszähler (Z) nach dem Einschalten der Stromversorgung auf einen festgelegten Wert gesetzt wird und daß die beiden Geber (GX, G 2) beim Überfahren von Referenzpunkten freigegeben werden. ·>*

^l). Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daü man Addierglied (A) eine (ircnzwertweideeinrichtung (GM) nachgeschaliet ist, die Steuerungssignale beim Überschreiten von festgelegten Grenzwerten abgibt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale erst bei mehrfacher Überschreitung der Grenzwerte bei aufeinanderfolgenden Mittelwertbildungen abgegeben werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Überschreitungen für unterschiedliche Grenzwerte verschieden sein kann.