DE3415688A1 - Vorrichtung zur bestimmung der position eines beweglichen organes und mit einer derartigen vorrichtung ausgeruestete bohrmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung der position eines beweglichen organes und mit einer derartigen vorrichtung ausgeruestete bohrmaschine

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DE3415688A1
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Jean-Pierre Boulogne Hamelin
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Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines beweglichen Organes und insbesondere eine derartige Vorrichtung mit einem durch dieses Organ angetriebenen Signalgeber, welcher dabei zwei phasenverschobene Signale liefert, die jeweils abwechselnd einen Wert "0" und einen Wert "1" annehmen, wenn der Signalgeber in der einen oder der anderen Richtung angetrieben wird.
Derartige Signalgeber, welche im französischen Sprachgebrauch als "capteur" bekannt sind, bestehen im allgemeinen aus einer Glasscheibe, welche mit lichtundurchlässigen Bereichen bedruckt ist und durch das bewegliche Organ zwischen einer Leuchtdiode, z.B. mit Arsengallium, und einem Fototransistor in Drehung versetzt wird, wobei letzterer mit einem Grenzwertverstärker verbunden ist, welcher den Durchgang von einer lichtdurchlässigen Zone zu einer lichtundurchlässigen Zone feststellt.
Ein Nachteil eines derartigen Signalgebers ist, daß bei sehr geringer Drehzahl der Scheibe und wenn die Scheibe außerdem Schwingungen unterworfen wird, Unregelmäßigkeiten auftreten. So hat, wenn die Scheibe eine derartige Position einnimmt, daß die Leuchtdiode sich nahe dem Durchgang von einer lichtdurchlässigen Zone zu einer lichtundurchlässigen Zone befindet, der Grenzwertverstärker die Neigung zu oszillieren, was zur Erzeugung von zusätzlichen Impulsen führt, welche das Meßresultat verfälschen.
Die Erfindung will diesen Nachteil ausschalten, indem die Tatsache ausgenutzt wird, daß die beiden Signale phasenverschoben
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sind und daß infolgedessen, wenn eines der Signale aufgrund der Tatsache, daß die entsprechende Leuchtdiode sich an der Grenze zwischen einer lichtdurchlässigen Zone und einer lichtundurchlässigen Zone befindet, oszillieren kann, die andere Leuchtdiode sich entweder in einer lichtundurchlässigen Zone oder in einer lichtdurchlässigen Zone befindet und infolgedessen ein konstantes Signal liefert.
Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines beweglichen Organes mit einem von diesem Organ angetriebenen Signalgeber, welcher dabei zwei phasenverschobene Signale liefert, die jeweils abwechselnd einen Wert "0" und einen Wert"1" annehmen, wenn der Signalgeber in der einen oder der anderen Richtung angetrieben wird, wobei außerdem Anordnungen vorgesehen sind, um erste Impulse zu liefern, deren jeder einem Vorwärtsschritt des Signalgebers entspricht, wenn dieser sich in einer ersten Richtung verschiebt, ferner Anordnungen zur Abgabe von zweiten Impulsen, deren jeder dem Vorwärtsschritt entspricht, wenn der Signalgeber sich in der zweiten Richtung verschiebt, sodann ein Addier-/Subtrahierwerk, Anordnungen zur Übertragung der zweiten Impulse an einen Addier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes, Anordnungen zur Übertragung der ersten Impulse an einen Subtrahier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes, wenn dieses nicht Null zeigt, und zur Blockierung der ersten Impulse vor dem Subtrahier-Eingang, wenn das Addier-/Subtrahierwerk Null zeigt, sowie Anordnungen zur Übertragung der ersten Impulse an ein Auswertegerät, wenn das Addier-/Subtrahierwerk Null zeigt, und zur Blockierung der ersten Impulse vor dem Auswertegerät, wenn das Addier-/Subtrahierwerk nicht Null zeigt im wesentlichen
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dadurch, daß die Anordnungen zur Lieferung der ersten Impulse (ZD) Anordnungen enthalten, um das erste Signal (A) dem Eingang einer ersten Gruppe aus zwei monostabilen Schaltungen · (MA1, MA2) mit Ausgängen (QMA1) bezw. (QMA2) einzuspeisen, ferner Anordnungen, um das zweite Signal (B) dem Eingang einer zweiten Gruppe aus zwei monostabilen Schaltungen (MB1, MB2) mit Ausgängen (QMB1) bezw. (QMB2) einzuspeisen, und einer logischen Schaltung (19-37), durch welche ein Ausgangssignal · (ZD) lieferbar ist, welches durch nachstehende logische Gleichungen definiert ist:
ZD = XÄ . YB wobei
XA = (QMA1.B) + (QMA2.B) und YB = (QMB1.A) + (QMB2.Ä ..
Ein Vorwärtsschritt des Signalgebers entspricht in dem vorgenannten speziellen Fall einem Bruchteil oder einem Mehrfachen der Winkelentfernung zwischen zwei lichtundurchlässigen oder zwischen zwei lichtdurchlässigen Zonen.
Es versteht sich, daß, wenn der Signalgeber ohne Vibrationen angetrieben wird, die ersten Impulse an das Auswertegerät übertragen werden. Wenn dagegen infolge von Vibrationen der Signalgeber oszilliert oder rückwärts läuft, werden diese ersten Impulse blockiert und die zweiten Impulse werden in dem Addier-/Subtrahierwerk addiert. Sobald der Signalgeber sich wieder vorwärts bewegt, werden die ersten Impulse in dem Addier-/Subtrahierwerk so lange subtrahiert, bis diese wieder zu Null werden. Die ersten Impulse können dann erneut an das Auswertegerät übertragen werden.
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Nach einer Variante können die Anordnungen zur Lieferung der zweiten Impulse Anordnungen enthalten, um das erste Signal (A) dem Eingang einer ersten Gruppe aus zwei monostabilen Schaltungen (MÄ1, MA") mit Ausgängen (QMA;) bezw. (QMA2) einzuspeisen, ferner Anordnungen, um das zweite Signal (B) dem Eingang einer zweiten Gruppe aus zwei monostabilen Schaltungen (MB1, MB2) mit Ausgängen (QMB1) bezw. (QMB2) einzuspeisen, und eine logische Schaltung (19-37), durch welche ein Ausgangssignal (ZC) lieferbar ist, welches durch nachstehende logische Gleichungen definiert ist:
ZC = YX . XB wobei
YA = (QMA1.B) + (QMA2.B) und XB = (QMB1.Ä) + (QMB2.A) .
Die Anordnungen zur Übertragung oder Blockierung der ersten Impulse an den bezw. vor dem Addier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes können beispielsweise eine NOR-Schaltung enthalten, deren Eingänge mit den Ausgängen des Addier-/Subtrahierwerkes verbunden sind, ferner eine ODER-Schaltung, deren einer Eingang mit dem Ausgang der NOR-Schaltung verbunden ist, deren anderer Eingang mit dem Ausgang der Anordnungen zur Lieferung der ersten Impulse verbunden ist und deren Ausgang mit dem Subtrahier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes verbunden ist.
Die Anordnungen zur Übertragung oder Blockierung der ersten Impulse an das bezw. vor dem Auswertegerät können ihrerseits eine NOR-Schaltung enthalten, deren Eingänge mit den Ausgängen
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des Addier—/Subtrahierwerkes verbunden sind, ferner ein zwischen dem Ausgang der Anordnungen zur Lieferung der ersten Impulse und dem Eingang des Auswertegerätes angeordnetes Tor, wobei der Befehls-Eingang dieses Tores mit dem Ausgang der NOR-Schaltung verbunden ist. . ""
Die Erfindung betrifft ferner eine Bohrmaschine, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art enthält, um die durch das Bohrwerkzeug erreichte Tiefe genau zu messen.
Nachstehend wird ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert; es zeigt
Fig.1 eine erfindungsgemäße Bohrmaschine;
Fig.2 einen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbaren Signalgeber bekannter Art;
Fig.3 ein elektronisches Schaltschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Fig.4, 5 und 6 die in drei verschiedenen Fällen im Schema der Fig.3 vorkommenden Signale.
Die in Fig.1 dargestellte Maschine besitzt ein beispielsweise auf Ketten montiertes Gestell 1, welches eine Leitschiene 2 für das Bohrgestänge 3 trägt, an dessen unterem Ende ein Werkzeug 5 befestigt ist. Eine nicht dargestellte Aufwindvor-
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richtung übt auf das Bohrgestänge 3 einen Druck von unten nach oben aus, wobei außerdem nicht dargestellte Anordnungen vorgesehen sind, um das Bohrgestänge 3 in Drehung zu versetzen. Derart in Drehung versetzt, bohrt das Werkzeug 4 in den Boden 5 ein Loch 6.
Ein Kabel 7 ist mit seinem einen Ende am Kopf 8 des Bohrgestänges befestigt und mit seinem anderen Ende auf der Trommel 9 einer Winde aufgerollt. Diese Trommel 9 besitzt einen Signalgeber, wie er in Fig.2 dargestellt ist.
Der Signalgeber nach Fig.2 besteht im wesentlichen aus einer durchsichtigen Scheibe 10, welche koaxial auf der Trommel 9 befestigt ist. Diese durchsichtige Scheibe besitzt an ihrem Rande, lichtundurchlässige Bereiche 11, welche mit lichtdurchlässigen Bereichen 12 abwechseln. Zwei Leuchtdioden 13a und 13b sind auf der einen Seite der Scheibe 10 in Höhe der lichtundurchlässigen Zonen 11 und der lichtdurchlässigen Zonen angeordnet. Diese Dioden 13a und 13b sind im Winkel derart versetzt, daß, wenn eine der Dioden sich in Höhe der Grenze zwischen zwei Zonen befindet, die andere Diode sich praktisch in der Mitte einer der an diese Grenze anstoßenden Zonen befindet.
Auf der anderen Seite der Scheibe 10 sind gegenüber den Dioden 13a und 13b zwei Fototransistoren 14a und 14b angeordnet, welche auf das eventuell von den Dioden 13a bezw. 13b durch eine lichtdurchlässige Zone 12 der Scheibe 10 hindurchgehende Licht ansprechen. Die Ausgänge der Fototransistoren 14a und 14b
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sind mit dem Eingang des Grenzuertverstärkers 15a bezu. 15b verbunden, dessen Ausgangssignale A und B mit den Eingängen der in Fig.3 dargestellten Schaltung verbunden sind.
Die Signale A und B haben den logischen Wert "1", wenn die entsprechende Diode sich gegenüber einer lichtdurchlässigen Zone 12 befindet, und den logischen Uert "0", uenn die entsprechende Diode sich gegenüber einer lichtundurchlässigen Zone befindet.
Das Signal A wird in einen ersten Weg der Schaltung der Fig.3 über eine Anpassungsstufe eingespeist, welche im wesentlichen aus einem Transistor TA besteht. Der Ausgang dieses Transistors TA wird durch ein NICHT-Tor 16 umgekehrt, dessen Ausgang in die Eingänge von zwei monostabilen Schaltungen FlAI und ΡΊΑ2 eingespeist wird.
Die monostabile Schaltung MA1 wird angetrieben, um an ihrem Ausgang Qf1IAI einen Impuls auf eine ansteigende Front des ihrem Eingang eingespeisten Signals A zu liefern. Die monostabile Schaltung ΠΑ2 wird angetrieben, um an ihrem Ausgang QivlA2 einen Impuls auf eine absteigende Front des ihrem Eingang eingespeisten Signals A zu liefern.
In gleicher Weise wird das Signal B dem Eingang der Schaltung gemäß Fig.3 über eine Anpassungsstufe eingespeist, welche einen Transistor TB aufweist, dessen Ausgang durch ein NICHT-Tor 17 umgekehrt wird. Der Ausgang B dieses Tores 17 wird auf einem der Wege einem der Elemente 18' eines Zweiwegdoppelumschalters 18 eingespeist. Der andere Ueg des Elementes 18'
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empfängt das Ausgangssignal B des Transistors TB', und der Ausgang des Elementes 18' uird durch ein NICHT—Tor 19 umgekehrt.
Ein NICHT UND-Tor 20 empfängt an seinen beiden Eingängen das Ausgangssignal QMAI der monostabilen Scha-ltung PlAI bezu. das Ausgangssignal des NICHT-Tores 19. Ein anderes NICHT UND-Tor
21 empfängt an seinen Eingängen das Ausgangssignal QMA2 der monostabilen Schaltung MA2 bezu. das Ausgangssignal des Elementes 18' des Schalters 18. Ein NICHT UND-Tor 22 empfängt an seinen Eingängen das Ausgangssignal QMAI der monostabilen Schaltung MA1 bezu, das Ausgangssignal des Elementes 18'. Schließlich empfängt ein NICHT UND-Tor 23 an seinen Eingängen das Ausgangssignal des NICHT-Tores 19 und das Ausgangssignal QF1A2 der monostabilen Schaltung MA2.
Ein NICHT UND-Tor 24 empfängt an seinen Eingängen die Ausgänge der NICHT UND-Tore 21 bezu. 20, und sein Ausgang XA uird durch ein NICHT-Tor 25 umgekehrt. Ein NICHT UND-Tor 26 empfängt an seinen Eingängen die Ausgänge der NICHT UND-Tore
22 bezu. 23, und sein Ausgang YA uird durch ein NICHT-Tor 26' umgekehrt.
Der zueite Weg der Schaltung gemäß Fig.3 verläuft in ähnlicher Weise uie der vorbeschriebene erste Schaltungsueg.
Das zueite Element 18" des Zueiuegedoppelumschalters 18 empfängt auf seinen beiden Wegen das Signal A bezu. das Signal A.
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Das Signal B uird den Eingängen der beiden monostabilen Schaltungen FlB 1 und FIB2 eingespeist. Die monostabile Schaltung MBI uird angetrieben, um an ihrem Ausgang QMBI einen Impuls auf eine ansteigende Front ihres Einganges B zu liefern, und die monostabile Schaltung F1B2 uird angetrieben, um an ihrem Ausgang QIV1B2 einen Impuls auf eine absteigende Front ihres Eingangssignals B zu liefern.
Der Ausgang des Elementes 18" uird durch ein NICHT-Tor 27 umgekehrt.
Ein NICHT UND-Tor 28 empfängt an seinen Eingängen das Ausgangssignal QTiBI der monostabilen Schaltung FiBI bezu. das Ausgangssignal des NICHT-Tores 27. Ein NICHT UND-Tor 29 empfängt an seinen Eingängen das Ausgangssignal QFIB2 der monostabilen Schaltung ΓΊΒ2 bezu. das Ausgangssignal des Elementes 18". Ein NICHT UND-Tor 30 empfängt an seinen Eingängen das Ausgangssignal QMBI der monostabilen Schaltung FlB1 bezu. das Ausgangssignal des Elementes 18". Schließlich empfängt ein NICHT UND-Tor 31 an seinen Eingängen das Aus-■gangssignal des NICHT-Tores 27 bezu. das Ausgangssignal QF1B2 der monostabilen Schaltung NB2.
Ein NICHT UND-Tor 32 empfängt an seinen Eingängen die Ausgangssignale der NICHT UND-Tore 28 bezu. 29, und ein NICHT UND-Tor 24 empfängt an seinen Eingängen die Ausgangssignale der NICHT UND-Tore 3D bezu. 31.
Das Ausgangssignal XB des NICHT UND-Tores 32 uird durch ein NICHT-Tor 33 umgekehrt und das Ausgangssignal YB des NICHT UND-Tores 34 uird durch ein NICHT-Tor 35 umgekehrt.
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Die Ausgänge der NICHT-Tore 25 und 35 werden den Eingängen eines UIMD-Tores 36 eingespeist und die Ausgänge der NICHT-Tore 26' und 33 werden den Eingängen eines UND-Tores 37 eingespeist.
Wenn man ganz allgemein das Signal S, uenTi der Zueiwegedoppelumschalter 18 sich in der. Position 1 befindet, mit S (1) bezeichnet und das Signal S, wenn der Schalter 18 sich in der Position 2 befindet, mit S (2) bezeichnet, den Ausgang des UND-Tores 37 mit ZC und den Ausgang des UND-Tores 36 mit ZD bezeichnet, so lassen sich von dem logischen Schema der Fig.3 unmittelbar die nachstehenden logischen Gleichungen ableiten:
XA (1) = (QFIAI.B) + (QF1A2.B) . (2)
XA (2) = (QFiAI.B) + (QMA2.1) 0)
YA (1) = (QFIA1.B) + (QFIA2.I) = XA
YA (2.) = (QFIA1.E5) + (QFIA2.B) = XA
XB (1) = (QF1B1.I) + (QF1B2.A) (2)
XB (2) = (QF1B1.A) + (QF1B2.I) (1)
YB (1) = (QF1B1.A) + (QMB2."A) = XB
YB (2) = (QFIBL-A) + (QF1B2.A) = XB
ZD ( ) = Ya (1) . Yb (D
ZD (2) = "xä (2) .Yb (2)
ZC (1) = Ya (1) . "χ! (D
ZC (2) = TA (2) .Xl (2)
Das Ausgangssignal ZC des UND-Tores 37 wird dem Addiereingang eines Addier-/Subtrahieruerkes 38 eingespeist, dessen beide Ausgänge in einen der Eingänge eines NOR-Tores 39 ein-
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gespeist werden. Der Ausgang des NOR-Tores 39 uird einem der Eingänge eines ODER-Tores 40 eingespeist, der an seinem anderen Eingang das Ausgangssignal ZD des UND-Tores 36 empfängt und-dessen Ausgang dem Subtrahiereingang des Addier-/Subtrahierwerkes 38 eingespeist uird.
Der Ausgang des NOR-Tores 39 uird außerdem dem Beflehlseingang eines Tores 40' eingespeist, welches als Folgestufe wirken kann, wenn sein Befehlseingang bei 1 ist, und als Speicher, wenn sein Befehlseingang gleich 0 ist. Der Eingang des Tores 40' ist mit dem Ausgang des UND-Tores 36 verbunden und empfängt daher das Signal ZD. Wenn das Tor 40' als Folgestufe arbeitet, ist sein Ausgang gleich seinem Eingang, und wenn das Tor 40' als Speicher arbeitet, hält sein Ausgang einen feststehenden Uert fest.
Schließlich wird der Ausgang des Tores 40' dem Eingang einer durch Vier teilenden Einrichtung 41 eingespeist, deren Ausgang dem Eingang 42 des Auswertegerätes eingespeist wird. Ein Null-Rückstellsignal, welches dem Eingang 43 der Schaltung eingespeist wird, erlaubt die Rückstellung des Addier-/Subtranierwerkes 38 und der Teileinrichtung 41 auf Null.
Nachstehend soll anhand der Figuren 4 bis 6 die Uirkungsweise der Schaltung gemäß Fig.3 erläutert werden·.
Diese Figuren 4 und 6 zeigen die angegebenen Signale bei verschiedenen Wirkungsweisen, wenn der Zweiwegdoppelumschalter 18 sich in seiner Position 1 befindet. Der Schalter 18 wird beim - Einbau der Vorrichtung in die Maschine derart einga-
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stellt, daß nach Rückstellung auf Null in 42 Impulse erscheinen, sobald das Bohrgestänge sich in Richtung des Pfeiles F in Fig.1 beuiegt und die Abtastscheibe 10 in Richtung das Pfeiles F1 der Fig.2 in Drehung versetzt uird. Uie die vorstehend angeführten Gleichungen zeigen, ist die Wirkungsweise die gleiche, wenn die naschine rückwärts 1-äuft, d.h. das Bohrgestänge sich in Richtung des Pfeiles R der Fig.1 bewegt und die Abtastscheibe 10 in Richtung des Pfeiles R1 in Fig.2 in Drehung versetzt wird. Der Zueiwegdoppelumschalter 18 befindet sich dann in seiner Position 2.
Die Fig.4 zeigt die Signale gemäß Fig.3, wenn die Maschine regulär bohrt, d.h. ohne Rücklauf und ohne Vibrationen.
Man sieht die phasenverschobenen Signale A und B, die Impulse QMAI an den ansteigenden Fronten von A, die Impulse QMA2 an den absteigenden Fronten von A, die Impulse QMBI an den ansteigenden Fronten von B und die Impulse QMB2 an den absteigenden Fronten von B.
Die Signale XA(1), YA(i), XB(i) und YB(1) ergeben sich unmittelbar aus dem Schema der Fig.3 bezu. aus den vorstehenden logischen Gleichungen. Es ist festzustellen, daß XA(1) die Impulse bei jeder ansteigenden oder absteigenden Front von A einbringt, daß YB(1) die Impulse bei jeder ansteigenden oder absteigenden Front von B einbringt und daß YA(1) und XB(i) gleich Null bleiben.
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ZC(1) bleibt infolgedessen ständig gleich 1 und ZD(i) bringt einen Impuls für jede ansteigende oder absteigende Front von A oder B ein, d.h. vier Impulse für jede entsprechende Periode von.A oder B. ZD(i) bringt infolgedessen vier Impulse für jeden Vorwärtsschritt des Uerkzeuges 1, entsprechend beispielsweise vom Beginn einer Dunkelzone 11 bis zum Beginn' der nachfolgenden Dunkelzone, ein.
Uenn man nun auf das Schema der Fig.3 zurückgreift, stellt man fest, daß, uenn man den Null-Rücksteller 43 betätigt hat und man sich in einer Bohrphase gemäß Fig.4 befindet, das Addier-/Subtrahieruerk 38 auf Null steht, d.h. der Ausgang des Tores 39 gleich 1 ist. Daraus ergibt sich einmal, daß der Ausgang des ODER-Tores 40 gleich 1 ist, unabhängig vom Signal ZD, sodaß der Subtrahiereingang des Addier-/Subtrahieruierkes 38 gesperrt wird, und andererseits, daß das Tor 40 arbeitsfähig ist, sodaß die Impulse ZD das Tor 40' durchlaufen, vom Tor 41 durch Vier geteilt werden und anschließend dem Auswertegerät 42 übermittelt werden, welche infolgedessen für jeden Vorwärtsschritt des Uerkzeuges über einen Impuls verfügt.
Da der Zähleingang des Addier-/Subtrahieruerkes 38, an den das Signal ZC angelegt wird, seinerseits gleich 1 bleibt, bleibt das Addier-/Subtrahierwerk 38 bei Null. Diese Uirkungsweise bleibt infolgedessen so lange bestehen, wie kein Rücklauf und keine Vibration des Uerkzeuges erfolgt.
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Uenn während des Bahrvorganges das Werkzeug aus irgendeinem Grunde zurückgezogen'wird, wobei die Abtastscheibe 10 sich dann in umgekehrter Richtung dreht, der Schalter 18 jedoch •in der gleichen Position 1 verbleibt, ergibt sich der in Fig.5 dargestellte Fall, bei welchem die Signale A und B in umgekehrter Richtung zur Fig.4 phasenverschoben sind.
Die Signale QI7IA(I), QHA (2), QMB(1), QMB (2)', XA(i), YA(i), XB(1) und YB(1) ergeben sich wie vorstehend aus den aufgeführten Gleichungen.
Festzustellen ist jedoch, daß jetzt ZD(i) bei 1 bleibt, während ZC(1) in jeder Periode von A oder B vier Impulse einbringt.
Uenn man nunmehr auf Fig.3 zurückgreift, stellt man fest, daß, sobald der erste Impuls am Ausgang des UND-Tores 37 erscheint, das Addier-/Subtrahierwerk 38 zu addieren beginnt, sodaß sein Ausgang einen von Null abweichenden Wert einnimmt. Der Ausgang des NOR-Tores 39 wird dann gleich Null, wodurch das Tor 40' gesperrt wird. Dagegen wird der Subtrahiereingang des Addier-/SubtrahierWerkes 38 dann frei über das ODER-Tor 40..
Uenn nach einer bestimmten Anzahl von Impulsen am Addiereingang des Addier-/SubtrahierWerkes 38 das Werkzeug in Bohrrichtung zurücklauft, ergibt sich erneut der Fall der Fi-g.4. Am Eingang des ODER-Tores 40 erscheinen Impulse, welche dem Subtrahiereingang des Addier-/Subtrahierwerkes 38 übermittelt werden, da der Ausgang des Tores 39 auf Null steht. Dagegen
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ist, da dieser Ausgang des Tores 39 auf Null steht, das Tor 40' blockiert, sodaß die Impulse ZD nicht an das Auswertegerät 42 übermittelt werden.
Dies bleibt so lange bestehen, bis das Addier-/Subtrahieruerk 38 wieder auf Null zurückläuft, was dann der Fall ist, wenn die gleiche Anzahl von Impulsen ZD wie die vorher beim Anheben des Werkzeuges gespeicherte Anzahl von Impulsen ZC am Ausgang des UND-Tores 36 erschienen sind, d.h. sobald das Werkzeug 4 seine Position wieder eingenommen hat, von welcher aus es hochgezogen wurde.
Das Addier-/Subtrahierwerk 38 ist dann blockiert, während das Tor 40' frei ist, sodaß das Auswertegerät 42 erneut die Impulse ZD empfängt. Es ergibt sich infolgedessen dann der vorbeschriebene Fall.
Fig.6 zeigt die verschiedenen Signale in dem Fall, in welchem Vibrationen auftreten," während die Diode 13b und der Fototransistor 14b sich an der Grenze zwischen einer lichtundurchlässigen und einer lichtdurchlässigen Zone befinden, während die Diode 14a und der Fototransistor 14b sich dagegen beiderseits in einer lichtundurchlässigen Zone befinden.
Man stellt fest, daß in diesem Fall A gleich Null bleibt, während B ein Signal liefert, welches anzeigt, daß man alternativ von einer lichtundurchlässigen Zone zu einer lichtdurchlässigen Zone übergeht. Bei einer Vorrichtung der bekannten Art würde man vom Signal B ableiten, <äaß die Abtastscheibp. 10 sich weiterdreht und das Werkzeug weiterbohrt.
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Demgegenüber stellt man bei der er.f indungsgemäßRn Vorrichtung fest, daQ di e ■ Ausgänge L)I7IAI und L] M A 2 der monostabilen Glieder MAI undTIA2 bei U bleiben, sodaß die Siqnale XA(i) und YA (1 ) ebenfalls bei G bleiben.
Die Signale ZD(i) und ZC(i) bringen dann j-eweils einen Impuls für jede Periode von B ein, wobei diese Impulse phasenverschoben sind.
Man sieht daher unmittelbar aus Fig.3, daß das Addier-/Subtrahieruerk 38 zwischen dem Uert G und dem Uert 1 schwingt, uobei.dieser Uert gleich 1 ist, sobald ein Impuls ZD erscheint, der infolgedessen nicht an das Auswertegerät 42 übertragen wird.
Die erfindungsgpmäße l/orrichtung erlaubt es daher, gleichgültig ob Vibrationen aufgetreten sind oder das Bohrwerkzeug eventuell zurückgelaufen ist, die vom Bohrwerkzeug erreichte Tiefe sehr genau festzustellen. Indem man den Schalter 18 in Position 2 umlegt, kann man auf die gleiche Ueise beim Hochziehen des Bohrgestänges genau feststellen, um welches Stück das Werkzeug von irgendeiner Position aus hochgezogen wurde.
Die vorbeschriebene Vorrichtung läßt sich auf verschiedene Weise variieren und modifizieren, ohne daß dabei der Erfindungsgedanke oder der Rahmen der Erfindung verlassen werden müßte.
L'ies trifft ins h π sondere auf das Schaltschema der Fig.3 zu, welches für jeden anderen Zweck als für eine Bohrmaschine angewendet werden könnte und welches Signale empfangen könnte, die von einer Abtasteinrichtung oder einem Signalgeber einer anderen Ausbildung als der in Fig.2 dargestellten herrühren.
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Claims (5)

Andrejewski, Honke & Partner Patentanwälte Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-Ing. Manfred Honke Diplom-Physiker Dr. Kar! Gerhard Masch Anwaltsakte: 61 739/W-th 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254 25. April 1984 Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Societe Anonyme''SOLETANCHE 6, rue de Watford- "' 92005 Nanterre, Frankreich Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines beweglichen Organes und mit einer derartigen Vorrichtung ausgerüstete Bohrmaschine. Patentansprüche:
1. ) Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines beweglichen Organes mit einem von diesem Organ angetriebenen Signalgeber, welcher dabei zwei phasenverschobene Signale liefert, die jeweils abwechselnd einen Wert "0" und einen Wert "1" annehmen, wenn der Signalgeber in der einen oder der anderen Richtung
angetrieben wird, wobei außerdem Anordnungen vorgesehen sind,
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um erste Impulse zu liefern, deren jeder einem Vorwärtsschritt des Signalgebers entspricht, wenn dieser sich in einer ersten Richtung verschiebt, ferner Anordnungen zur Abgabe von zweiten Impulsen," deren jeder dem Vorwärtsschritt entspricht, wenn der Signalgeber sich in der zweiten Richtung verschiebt, sodann ein Addier- /Subtrahierwerk, Anordnungen zur übertragung der zweiten Impulse an einen Addier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes, Anordnungen zur Übertragung der ersten Impulse an einen Subtrahier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes, wenn dieses nicht Null zeigt, und zur Blockierung der ersten Impulse vor dem Subtrahier-Eingang, wenn das Addier-/Subtrahierwerk Null zeigt, sowie Anordnungen zur Übertragung der ersten Impulse an ein Auswertegerät, wenn das Addier-/Subtrahierwerk Null zeigt, und zur Blockierung der ersten Impulse vor dem Auswertegerät, wenn das Addier-/Subtrahierwerk nicht Null zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen zur Lieferung der ersten Impulse (ZD) Anordnungen enthalten, um das erste Signal (A) dem Eingang einer ersten Gruppe aus zwei monostabilen Schaltungen (MA1, MA2) mit Ausgängen (QMA1) bezw. (QMA2) einzuspeisen, ferner Anordnungen, um das zweite Signal (B) dem Eingang einer zweiten Gruppe.aus zwei monostabilen Schaltungen (MB1, MB2) mit Ausgängen (QMB1) bezw. (QMB2) einzuspeisen, und einer logischen Schaltung (19-37), durch welche ein Ausgangssignal (ZD) lieferbar ist, welches durch nachstehende logische Gleichungen definiert ist:
ZD = XA . YB wobei
XA = (QMA1.B)+ (QMA2.B) und YB = (QMB1.A)+ (QHB2.Ä .
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2. Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines beweglichen Organes mit einem von diesem Organ angetriebenen Signalgeber, welcher dabei zwei phasenverschobene Signale liefert, die jeweils abwechselnd einen Wert "0" und einen Wert "1" annehmen, wenn der Signalgeber in der einen oder der anderen Richtung angetrieben wird, wobei außerdem Anordnungen vorgesehen sind, um erste Impulse zu liefern, deren jeder einem Vorwärtsschritt des Signalgebers entspricht, wenn dieser sich in einer ersten Richtung verschiebt, ferner Anordnungen zur Abgabe von zweiten Impulsen, deren jeder dem Vorwärtsschritt entspricht, wenn der Signalgeber sich in der zweiten Richtung verschiebt, sodann ein Addier-/Subtrahierwerk, Anordnungen zur Übertragung der zweiten Impulse an einen Addier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes, Anordnungen zur Übertragung der ersten Impulse an einen Subtrahier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes, wenn dieses nicht Null zeigt, und zur Blockierung der ersten Impulse vor dem Subtrahier-Eingang, wenn das Addier-'/Subtrahierwerk Null zeigt, sowie Anordnungen zur Übertragung der ersten Impulse an ein Auswertegerät, wenn das Addier-Subtrahierwerk Null zeigt, und zur Blockierung der ersten Impulse vor dem Auswertegerät, wenn das Addier-/Subtrahierwerk nicht Null zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen zur Lieferung der zweiten Impulse (ZD) Anordnungen enthalten, um das erste Signal (A) dem Eingang einer ersten Gruppe aus zwei monostabilen Schaltungen (MA1, MA2) mit Ausgängen (QMA1) bezw. (QMA2) einzuspeisen, ferner Anordnungen, um das zweite Signal (B) dem Eingang einer zweiten Gruppe aus zwei monostabilen Schaltungen (MB1, MB2) mit Ausgängen (QMB1) bezw. (QMB2) einzuspeisen, und eine logische Schaltung (19-37), durch welche
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ein Ausgangssignal (ZC) lieferbar ist, welches durch nachstehende logische Gleichungen definiert ist:
ZC = YA . XB wobei
YA = (QMA1.B) + (QMA2.B) und XB = (QMB1 .Ä) + (QMB2.A) -^.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen zur Übertragung oder Blockierung der ersten Impulse an den bezw. vor dem Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes (38) eine NOR-Schaltung (39) enthalten, deren Eingänge mit den Ausgängen des Werkes (38) verbunden sind, und eine ODER-Schaltung (40), deren einer Eingang mit dem Ausgang der NOR-Schaltung, deren anderer Eingang mit dem Ausgang der Anordnungen zur Lieferung der ersten Impulse und deren Ausgang mit dem Subtrahier-Eingang des Addier-/Subtrahierwerkes verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen zur Übertragung oder zur Blockierung der ersten Impulse an das bezw. vor dem Auswertegerät eine NOR-Schaltung (39) enthalten, deren Eingänge mit den Ausgängen des Addier-/Subtrahierwerkes (38) verbunden sind, und ein zwischen dem Ausgang der Anordnungen zur Lieferung der ersten Impulse und dem Eingang (42) des Auswertegerätes angeordnetes Tor (401)/ dessen Befehlseingang mit dem Ausgang der NOR-Schaltung verbunden ist.
5. Bohrmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 enthält, wodurch die vom Bohrwerkzeug erreichte Tiefe genau meßbar ist.
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DE3415688A 1983-04-28 1984-04-27 Vorrichtung zur bestimmung der position eines beweglichen organes und mit einer derartigen vorrichtung ausgeruestete bohrmaschine Withdrawn DE3415688A1 (de)

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FR8307041A FR2545211B1 (fr) 1983-04-28 1983-04-28 Dispositif pour determiner la position d'un organe mobile et machine de forage comportant un tel dispositif

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GB2142140A (en) 1985-01-09
FR2545211A1 (fr) 1984-11-02
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US4634860A (en) 1987-01-06

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