DE1949558C - Positionierungseinrichtung für eine Absorberbleche tragende Scheibe im Strahlengang von Dickenmeßgeräten - Google Patents

Description

3. Positionierungseinrichtung nach Anspruch 1, limetern trägt. Die Scheiben werden dann von einem gekennzeichnet durch eine von dem Antriebsmo- Mntor in dem Strahlengang gedreht, bis die richtige tor (22) angetriebene Zwischenwelle (28) zur Gesamtdicke der Absorberbleche erreicht ist. Übertragung des Drehmoments auf die Scheibe Die Positionierung erfolgt mit Hilfe eines Rück-(18) sowie zum Antrieb des Stellungsrückmelders 40 meiders, beispielsweise eines Potentiometers, das (z. B. Meßpotentiometers 32) und zum Drehan- zwei Zweige einer Brückenschaltung bildet, während trieb des mechanischen Betätigungsorgans (44, die restlichen Brückenzweige einstellbar sind und die 46) für den Feinstellschalter (52, 52 a). Sollposition angeben. Der Motor wird von der Brük-

kendiagonalspannung gesteuert; die Anordnung ist so 45 ausgelegt, daß bei abnehmendem Fehlersignal der

Motor immer langsamer läuft und schließlich stillsteht.
Diese Einrichtung weist mithin einen proportional

Die Erfindung betrifft eine Positionierungseinrich- arbeitenden Regelkreis auf mit dem bekannten Nachtung für eine Absorberbleche tragende Scheibe im 50 teil desselben, daß eine Verstellung nur so lange er-Strahlengang von Dickenmeßgeräten, mit einem An- folgt, so lange überhaupt ein Fehlersignal vorhanden triebsmotor und einem analog arbeitenden Stcllungs- ist. Da die Einrichtung aber sehr genau arbeiten muß, rückmelder (z. B. Potentiometer) für die Scheibe so- um das Absorberblech exakt zu positionieren, das wie mit einer Brückenscbaltung zum Vergleich des letztere aber eine im Verhältnis zur geforderten Posi-Rückmeldesignals mit einem, die Sollposition der 55 tioniergenauigkeit erhebliche Abmessung besitzt, Scheibe digital festlegenden analogen Positionier- muß man bei dieser bekannten Einrichtung eine sehr signal und zum Steuern des Antriebsmotors mit einer hohe Verstärkung im Regelkreis wählen, was zu grovon der Brückendiagonalspannung abhängigen Span- ßem Aufwand zwingt und die Gefahr von Regel· nung. schwingungen vergrößert. Andererseits ist aber eine

Bei solchen Dickenmeßgeräten wird das Meßgut 5o vollständig digital arbeitende Rückmelde- und Posjmit Röntgen- oder Isotopenstrahlung (Gammastrah- tioniereinrichtung ebenso aufwendig, wenn nicht auflung) durchleuchtet und die Absorption ist ein Maß wendiger.

für die zu bestimmende Dicke. Zu diesem Zweck Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Positionie-

wird die hinter dem Meßgut austretende Strahlung rungseinrichtung der eingangs genannten Art zu mittels eines Detektors ausgewertet. 65 schaffen, bei der die Positionierung ganz exakt und

Zum Ausgleich etwaiger Schwankungen der Strah- trotzdem schnell erfolgt, ohne daß ein erheblicher lungsquelle und einer etwaigen Drift des Detektors schaltungstechnischer Aufwand getrieben werden und der ihm nachgeschalteten Verstärkerstufen ist es muß.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen von der Brückendiagonalspannung gesteuerten schwellenwertempfindlichen Schalter zum Anschalten des Antriebsmotors dtr Scheibe an eine erste, höhere Spannung bis zum Absinken der Brükkendiagonalspannung unter den Schwellenwert des Schalters bei annäherndem Erreichen der Sollstellung der Scheibe, und durch einen Feinstellschalter zum Anlegen des Motors an eine zweite, niedrigere Spannung mittels eines synchron mit der Scheibe bewegten mechanischen Betätigungsorgans für das Öffnen des Feinstellschalter; bei der genauen Sollposition der Scheibe.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung umfaßt mithin einen ersten, anlog arbeitenden Regelkreis für die Positionierung — ebenso wie die bekannte Einrichtung — und zusätzlich einen zweiten, digital wirkenden Regelkreis, der den Restfehler des ersten Regelkreises völlig ausregelt. Da der Motor zuerst mit hoiit-i Drehzahl anläuft und nur die letzte Korrektur mit geringerer Drehzahl erfolgt, arbeitet die Einrichtung nicht nur exakt, sondern auch sehr schnell, da der Motor nicht mit einer langsam abnehmenden Spannung beaufschlagt wird, wie es bei den bekannten Einrichtungen üblich ist.

Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß der schwellenwertempfindliche Schalter einen von der Brückendiagonalspannung angesteuerten Schmitt-Triggerschaltkreis umfaßt, an dessen Ausgang ein Relais zum Einschalten der ersten höheren Motorspannung angelegt ist. Die Ansprechschwelle des ,Schmitt-Triggerschaltkreises ergibt sich aus dem Drehwinkel der Scheibe zwischen zwei aufeinanderfolgenden öffnungen des Feinstellschaltcrs durch das Betätigungsorgan; die Ansprechschwelle des Triggerschaltkreises muß niedriger liegen als die Brückendiaconalspannung bei dem Öffnungsvorgang des Feinstellschalters, die dem Öffnungsvorgang bei der exakten Sollposition vorausgeht. Dieser Drehwinkel der Scheibe beträgt nur einen Bruchteil der Querabmesiung des Absorberblechs; wenn man das Betätigungsorgan an der Scheibe selbst anordnen würde — beispielsweise jedem Absorberblech einen Nocken zur Betätigung eines Mikroschalters zuordnen würde — so müßten diese sehr genau gefertigt und justiert, gegebenenfalls häufig nachjustiert werden. Deshalb hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine vom Antriebsmotor angetriebene Zwischenwelle zur Übertragung des Drehmoments auf die Scheibe sowie zum Antrieb des Stcllungsrückmelders, z. B. Meßpotentiometer, und zum Drehantrieb des mechanischen Betätigungsorgans für den Feinstellschalter vorzusehen. Durch geeignete Wahl der Übersetzungsverhältnisse kann man dafür sorgen, daß einer vollständigen Drehung der Scheibe eine Vielzahl von Umdrehungen der Zwischenwelle entspricht, so daß das Betätigungsorgan weniger genau gefertigt und justiert zu werden braucht und andererseits auch als Stellungsrückmelder beispielsweise ein mehrgängiges und damit genaueres Potentiometer einsetzbar ist. Als Betätigungsorgan kommen nockenbetätigte Mikroschalter, Reed-Kontakte und andere, an sich magnetbetätigte bekannte Komponenten in Frage.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, die halbschematisch eine Einrichtung gemäß der Erfindung darstellt.

Die Röntgenröhre 10 erzeugt gestrichelt angedeutete Röntgenstrahlung zur Messung der Dicke eines Blechs 12. Zu diesem Zweck ist hinter dem Blech ein Detektor 14 angeordnet mit (nicht dargestellten) Verstärker- und Auswerteschaltkreisen. Im Strahlengang befindet sich aus oben erläuterten Gründen ein Absorberblech 16.

Das Absorberblech 16 ist eines Vvin zehn, auf der Scheibe 18 angeordneten Absorberblechen unterschiedlicher Dicke; es können auch mehrere Scheiben mit Absorberblechen vorgesehen sein, doch ist der ίο Übersichtlichkeit halber nur eine Scheibe dargestellt. Die Scheibe 18 ist um ihre Achse 20 drehbar angeordnet, um irgendein bestimmtes Absorberblech in der« Strahlengang schwenken zu können. Dem Drehantrieb der Scheibe dient der Motor 22, der über is ein Zahnradpaar 24, 26 eine Zwischenwelle 28 antreibt, deren Ritzel 30 seinerseits mit dem verzahnten Umfang der Scheibe 18 kämmt.

Die Zwischenwelle 28 ist auch mit dem Schleifer eines ein- oder mehrgängigen Meßpotentiometers 32, *·., gegebenenfalls über ein Getriebe verbunden, das in der Zeichnung nur schematisch dargestellt ist. Der Schleifer und die beiden Anschlüsse des Potentiometers 32 definieren zwei Zweige einer Brückenschaltung; die anderen beiden Zweige werden von einer »5 Widersi.inüskette 34 gebildet. Die Verbindungspunkte der Widerstände in der Kette 34 sind jeweils über einen Kontakt 36 an eine Eingangsleitung zu dem Schmitt-Triggerschallkreis 38 anschaltbar. Die andere Eingangsleitung des Schmitt-Triggers ist mit dem Potentiometerschleifer verbunden.

Da die Stellung der Zwischenwelle 28 exakt von der Stellung der Scheibe 18 abhängt und die Zwischenwelle fest mit dem Schleifer des Potentiometers 32 verbunden ist, bildet dk Schleiferstellung die Stellung der Scheibe 18 exakt jh. Die Kontakte 36 werden von Relais betätigt, die von Hand cinschaltbar sind oder in einer Steuerkette bzw. einem Regelkreis liegen, mit dem der Sollwert der Absorbcrblechdicke eingestellt wird. Die entsprechenden Einrichtungen sind bekannt und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung; sie werden deshalb nicht näher erläutert. An der Brückcnschaltung liegt eine Stromquelle 40. Infolgedessen ergibt sich bei Umschaltung eines der Relais zur Steuerung der Kontakte 36 ein Spannungssignal in der Brückendiagonale, das am Eingang des Schmitt-Triggerschaltkreises 38 erscheint. Wenn das Signal oberhalb des Schwellenwertes des Schmitt-Triggers liegt, schaltet dieser um und läßt dimit ein in seinem Ausgangskreis liegendes Relais 42 anziehen, das einen Schaltkontakt 42 a schließt. Damit erhält der Motor 22 Strom aus der Stromversorgung 55 und läuft mit konstanter Geschwindigkeit, wobei die Zwischenwelle 28 durchdreht und damit auch die Scheibe 18 — mit geringerer Drehzahl — verdreht. Der Motor läuft so lange mit voller Spannung, solange der Kontakt 42a geschlossen ist.

Die Drehung der Zwischenwelle 28 bzw. der Ausgangswdlc eines mit ihr gekoppelten Getriebes wird auch auf den Schleifer des Potentiometers 32 übertragen mit dem Ergebnis, daß sich die Spannung über der Brückendiagonale verringert. Es ist in der Zeichnung nur einer von zwei Schmitt-Triggern dargestellt; der zweite spricht bei Umkehr der Polarität des Eingangssignals an und steuert ein zweites Relais entsprechend dem Relais 42, das jedoch den Motor an eine Spannung umgekehrter Polarität legt, so daß er in der anderen Drehrichtung läuft. Es ist jedoch auch möglich, mit der dargestellten vereinfachten

Ausführungsform auszukommen, sofern der Schleifer des Polentiomelers über den Endanschlag drehbar ist und man eine im Durchschnitt verlängerte Positionicrungs/cil in Kauf nimmt. Im letzleren Fall muß der Schmitt-Trigger auf. Spannungen unterschiedlicher Polarität ansprechen, und es kann vorkommen, daß sich bei Anlauf des Motors die Brückendiagonalspannung zunächst vergrößert, ehe sie wieder abnimmt. In beiden Ausführungsformen wird jedenfalls der Augenblick erreicht, in dem die Spannung am Hingang des Schmitt-Triggers 38 nicht mehr genügt, ihn in der Schaltstcllung zu halten, in der das Relais 42 anzieht. Der Schmitt-Trigger kippt dann zurück, das Relais 42 fällt ab und der Kontakt 42 a öffnet sich wieder. Dieser Augenblick ist dann erreicht; wenn sich das entsprechende Absorberblech nahezu in der SoÜposition befindet. Hs wird jedoch nicht genau in dieser Position liegen, weil das ganze System eine gewisse Hysteresis auf Grund der Reibung, der Trägheitsmomente usw. besitzt und Drift des Potentiometers 32, des Schmitt-Triggers 38 und eventuell noch weiterer (der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellter) Verstärkerschaltkreisc zu erwarten ist. Die Triggcrschwelle ist so einzustellen, daß im Ergebnis die Scheibe 18 vor derjenigen Winkelstellung anhält, die der korrekten Position des jeweiligen Absorberblechs entspricht, d. h. daß der Motor 22 noch etwas länger laufen müßte.

Um die Scheibe 18 exakt in die geforderte Stellung zu bringen, ist deshalb auf der Zwischenwellc 28 gemäß der Erfindung eine Nockenscheibe 44 festgekeilt, die einen Nocken 46 als Betätigungsorgan für einen Mikroschalter 48 trägt. Solange die Nockenscheibe eine Stellung einnimmt, in der der Nocken 46 den Mikroschalter 48 nicht betätigt, ist dieser geschlossen und legt damit Spannung an den Eingang eines Verstärkers SO, in dessen Ausgang das Relais 52 geschaltet ist. Das Relais 52 betätigt einen Kontakt 52 a, der die Spannung der Stromversorgung 55 ebenfalls an die Klemmen des Motors legt, jedoch über einen Vorwiderstand 56, so daß der Motor mit verringerter Drehzahl weiterläuft, nachdem der Kontakt 42« sich geöffnet hat. Die Stellung der Nockenscheibe 44 auf der Zwischenwelle 28 isl so festgelegt, daß der Nocken 46 den Mikroschalter 48 immer

ίο dann öffnet, wenn sich eines der Absorberbleche exakt im Strahlengang befindet. Auch in den Zwischenstellungen der Scheibe 18 kann der Nocken 46 den Mikroschalter 48 beim Umlauf der Zwischenwelle 28 kurzzeitig öffnen, da ja dann der Motor 22 über den dann geschlossenen Kontakt 42 a an der vollen Spannung liegt. Man kann also das Verhältnis der Drehzahlen von Scheibe 18 und Zwischenwellc 28 in etwa 1 : 10 ... 1 : 20 wählen; die Ansprechschwelle des Schmitt-Triggers 38 bzw. die Höhe der

so Brückenspannung muß dann so gewählt werden, daß das Relais 42 erst abfällt, wenn sich das betreffende Absorberblcch schon fast in der Solrposition befindet. Die Zwischenwelle 28 führt dann mit verringerter Drehzahl noch maximal knapp eine volle Umdrchung aus, bis der Motor endgültig stillgesetzt wird.

An Stelle der Komponenten Nocken 46, Mikro schalter 48, Verstärker 50, Relais 52 und Kontakt 52 α kann man auch andere, an sich bekannte Schalterkonstruktionen einsetzen, wie oben erwähnt wurde. Wesentlich ist, daß die Endstellung dei Scheibe 18 mechanisch fest vorgegeben ist und nur noch durch die Betätigungsgenauigkeit des Kontakt·- 52 α bzw. einer äquivalenten Komponente beeinflußt wird, nicht mehr jedoch durch die Stellung des Poten-

tiometerschleifers 32 oder die Ansprechgenauigkeit des Schmitt-Triggcrschaltkreises 38.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2

üblich, in den Meßstrahlengang Absorber einzuschal-

Patentansprüche: ten. Mit Hilfe solcher Absorber kann man die Anord

nung auch so treffen, daß jeweils so viel von der an-

.. Positionierungseinrichtung für eine Absor- fänglichen Strahlung absorbiert wird, daß die Abberbleche tragende Scheibe im Strahlengang von 5 sorption durch den Absorber gemeinsam mit der Ab-Dickenmeßgeräten, mit einem Antriebsmotor und sorption durch das Meßgut immer em konstantes einem analog arbeitenden Stellungsrückmelder Ausgangssignal hinter dem Detektor bewirkt, der (z. B. Potentiometer) für die Scheibe sowie mit dann ständig mit der gleichen Anzahl von Quanten einer Brückenschaltung zum Vergleich des Rück- beaufschlagt wird. Dies vereinfacht die Auslegung rrfeldesignals mit einem, die Sollposiiion der io auf der Detektorseite.

Scheibe digital festlegenden analogen Positionier- In jedem FaU ist es erforderlich, den Absorber ein-

signal und zum Steuern des Antriebsmotors mit stellbar auszubilden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, einer von der Brückendiagonalspannung abhängi- einen verschiebbaren Keil als Absorber vorzusehen, gen Spannung, gekennzeichnet durch der so in den Strahlengang eingeschoben wird, daß einen von der Brückendiagonalspannung gesteu- 15 die gewünschte Anzahl von Quanten in der Zeiteinerten schwellenwertempfindlichen Schalter (38, heit — integriert über die Durchtrittsfläche — er-42, 42 a) zum Anschalten des Antriebsmotors reicht wird. Der sich ergebende nicht lineare Zusam-(22) der Scheibe (18) an eine erste, höhere Span- menhang zwischen der Keilverschiebung und der Abnung bis zum Absinken der Brückendiagonal- sorption ist dabei sehr nachteilig, weil die Einstellgespannung unter den Schwellenwert des Schalters 20 nauigkeit leidet. Deshalb hat man eine andere Anord-(38) bei annäherndem Erreichen der Sollstellung nung entwickelt, bei der verschieden dicke Bleche der Scheibe (18), und durch einen Feinstellschal- übereinander in den Strahlengang eingebracht werter (52, 52 a, 56) zum Anlegen des Motors (22) den können, bis der richtige Absorptionswert erreicht an eine zweite, niedrigere Spannung mittels eines ist. Die Anordnung ist kompliziert wegen der erforsynchron mit der Scheibe (18) bewegten mechani- »5 derlichen Rückmeldung, welches Blech bzw. welche sehen Betätigungsorgans (44. 46, 48) für das öff- Bleche eingeschoben worden sind, nen des Feinstellschalters (52, 52 a) bei der ge- Bei einer weiteren bekannten Einrichtung benutzt

nauen Sollposition der Scheibe (18). man sogenannte Scheibenabsorber. Diese weisen eine

2. Positionierungseinrichtung nach Anspruch 1, drehbar angeordnete Scheibe auf, die nahe ihrem dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert- 30 Umfang Löcher zur Aufnahme von unterschiedlichen empfindliche Schalter einen von der Brückendia- Absorberblechen besitzt. Gegebenenfalls sind mehgonalspannung angesteuerten Schmitt-Trigger- rere solcher Scheiben übereinander angeordnet, woschaltkreis (38) umfaßt, an dessen Ausgang ein bei eine Scheibe Absorberbleche in Abstufung von Relais (42) zum Einschalten der ersten höheren Millimetern, die zweite in Abstufung von zehntel MiI-Motorspannung angelegt ist. 35 limetern, die dritte in Abstufung von hundertstel MiI-