DE3417747A1 - Positionierverfahren und -vorrichtung sowie messfuehler - Google Patents

Description

Positionierverfahren und -vorrichtung sowie Meßfühler

Die Erfindung bezieht sich auf Spannvorrichtungen zum Festhalten von Werkstücken während eines spanabhebenden oder maschinellen Bearbeitungsvorganges und betrifft insbesondere Vorrichtungen, die die korrekte Positionierung von Werkstücken innerhalb der Spannvorrichtungen ermitteln.

Induktive Annäherungsmeßfühler weisen üblicherweise Hysterese auf. Das heißt, sie werden getriggert, wenn ein sich näherndes elektrisch leitendes Objekt einen bekannten Punkt im Raum durchquert, sie werden aber erst enttriggert, wenn das Objekt seine Annäherung umkehrt und sich zu einem Enttriggerpunkt zurückbewegt, der weiter weg ist als der Triggerpunkt. Das heißt, solche Meßfühler erkennen, nachdem sie getriggert worden sind, die Bewegung des Objekts innerhalb eines Bereiches nicht, der als Hysteresebereich bezeichnet wird und sich zwischen den beiden Punkten befindet.

Das verursacht Probleme, wenn solche Meßfühler benutzt werden, um die Positionierung eines Objekts zu ermitteln/ weil sie dem Objekt gestatten, sich innerhalb des Hysteresebereiches unerkannt zu bewegen. In einigen Fällen ist eine Erfassungsgenauigkeit, die größer als diese ist, erforderlich. Wenn beispielsweise ein Werkstück in einen Schraubstock für einen maschinellen Bearbeitungsvorgang eingespannt wird und wenn ein solcher Meßfühler benutzt wird, um zu ermitteln, ob das Werkstück korrekt positioniert ist, kann es sein, daß die Bewegung des Werkstückes im Anschluß an das Triggern des Meßfühlers nicht erkannt wird, was eine fehlerhafte Positionierung ergibt. Das Problem wird noch verschlimmert, wenn eine automatische Ausrüstung benutzt wird, weil dann im allgemeinen keine Bedienungsperson zum überwachen der Positionierung jedes Werkstückes vorhanden ist. Die genaue Positionierung von Werkstücken in Spannvorrichtungen ist in der Gasturbinentriebwerksindustrie wichtig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten induktiven Annäherungsmeßfühler zu schaffen.

Weiter soll ein neuer und verbesserter induktiver Annäherungsmeßfühler geschaffen werden, der eine geringere Hyterese hat.

Außerdem soll eine neue und verbesserte Spannvorrichtung geschaffen werden, die die korrekte Positionierung eines Werkstückes innerhalb derselben ermittelt.

Schließlich soll eine neue und verbesserte Spannvorrichtung zum automatischen Abfühlen der korrekten Positionierung einer Gasturbinentriebwerkslaufschaufel innerhalb derselben beim Einspannen der Laufschaufel zur maschinellen Bearbeitung geschaffen werden.

Gemäß der Erfindung wird die Hysterese eines induktiven Annäherungsfühlers verringert, indem ein Rückkopplungskreis in dem Meßfühler, der die Hysterese verursacht, wieholt ein-und ausgeschaltet wird. Ein solcher Meßfühler kann in einer Spannvorrichtung zum Schleifen der Schwalbenschwänze an Gasturbinentriebwerkslaufschaufeln benutzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Hysteresebereich eines induktiven

Annäherungsmeßfühlers,

Fig'. 2 einen Wellenzug, der benutzt wird, um

einen induktiven Annäherungsmeßfühler zu speisen,und einen Wellenzug von Ausgangsimpulsen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung und

die Fig. 4 und 5 Aspekte der Zufuhr von Schneidfluid gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen induktiven Annäherungsmeßfühler 3. Ein derartiger Meßfühler ist das Modell Nr. BES-516-372-EO-X-019, der von der Firma Balluff in Neuhausen, Bundesrepublik Deutschland, hergestellt wird. Ein Triggerpunkt 6 und ein Enttriggerpunkt 9 sind ebenso wie ein Zwischenpunkt angegeben.

Der Meßfühler 3 empfängt seinen Betriebsstrom über Zuleitungen 15A und 15B und erzeugt ein Ausgangssignal auf einer Leitung 18, wenn Objekte in dem Triggerpunkt 6 vorhanden sind.

Ein Gesichtspunkt der in einen solchen Meßfühler eingebauten Hysterese ist folgender. Wenn ein Objekt 21 in einem Punkt 23 vorhanden ist, erfolgt keine Triggerung, und das Triggern unterbleibt, bis das Objekt 21 den Triggerpunkt erreicht. In diesem Zeitpunkt erfolgt die Triggerung, ein Signal wird auf der Leitung 18 erzeugt, und der Meßfühler bleibt getriggert, bis das Objekt 21 an dem Enttriggerpunkt 9 vorbei zurückgezogen wird. Das heißt, wenn das Objekt 21 in dem Zwischenpunkt 12 im Anschluß an das Triggern vorhanden ist,, bleibt der Meßfühler 3 getriggert. Es ist daher ein Hysteresebereich 26 zwischen den Punkten 6 und 9 vorhanden.

Es werden nun zwei Situationen für die spätere Erläuterung bezeichnet: eine Situation S1, in welcher das Objekt 21 gerade den Triggerpunkt 6 durchquert und dann anhält, und eine Situation S2, in welcher das Objekt 21 etwas gegenüber S1 bis zu einem Punkt, wie beispielsweise dem Zwischen-.punkt 12, zurückgezogen wird, aber nicht soweit, daß es den Enttriggerpunkt 9 erreicht.

Fig. 2 zeigt vier Ereignisse E1-E4. Jedes Ereignis ist durch das Eintreten einer der Situationen S1 oder S2 und durch das anschließende Andauern dieser Situation bis zum Eintritt der anderen Situation gekennzeichnet. Zum Beispiel bezieht sich E1 auf das Eintreten von S1 (d.h., das Erreichen des Triggerpunktes 6 durch das Objekt 21 in Fig. 1). Das Objekt 21 bleibt in dem Triggerpunkt 6 bis zum Eintritt von S2 (d.h., dem Zurückziehen des Objekts 21 bis zu dem Zwischenpunkt 12) .

Darüber hinaus zeigt Fig. 2 eine Rechteckschwingung 28, die eine Amplitude hat, welche von 0 bis 24 V reicht, und eine Periode von 1/40 s. Die Rechteckschwingung 24 wird als aus einer Folge von Impulspaaren zusammengesetzt aufgefaßt, wobei sich jedes Paar aus einem "Strom Ein"-Impuls 31 und einem anschließenden "Strom Aus"-Impuls 33 zusammensetzt. Die Rechteckschwingung 28 wird durch einen Signal-

generator 35 in Fig. 1 erzeugt, der den Meßfühler 3 mit dem Betriebsstrom über die Zuleitungen 15A und 15B versorgt. Der Meßfühler 3 wird daher durch die Stromversorgung mit der Frequenz von 40 Hz ein- und ausgeschaltet.

Das Diagramm 38 in Fig. 2 zeigt das Ausgangssignal, welches durch den Meßfühler 3 auf die Situationen S1 und S2 hin erzeugt wird. Ein positives Signal 41 wird durch den Meßfühler 3 erzeugt, wenn er durch ein Objekt 21 getriggert wird, das in dem Triggerpunkt 6 in Fig. 1 vorhanden ist. Deshalb wird das positive Signal 41 als Triggersignal bezeichnet. Ein Nullspannungssignal 43 wird erzeugt, wenn der Meßfühler 3 enttriggert wird, und dieses Signal zeigt gewöhnlich an, daß das Objekt 21 von dem Triggerpunkt 6 bis zu dem Enttriggerpunkt 9 zurückgezogen worden ist. Das positive Signal 41 und das Nullsignal 43 können als ein binäres logisches positives Signal bzw. als ein binäres lpgisches Nullsignal betrachtet werden. Die Information ist in Fig. 2 über der Zeit aufgetragen.

Bei dem Ereignis E1 tritt die Situation S1 während eines Strom-Ein-Impulses 45 ein. Demgemäß wird das Triggersignal 41 durch den Meßfühler 3 gleichzeitig erzeugt. Das Triggersignal 41 dauert während des übrigen Teils des Strom-Ein-Impulses 45 an und verschwindet mit der Beendigung des Strom-Ein-Impulses 45. Der nächste Strom-Ein-Impuls 48 bewirkt das Wiedererscheinen des Triggersignals als Signal 51, gefolgt von dem Verschwinden des Triggersignals 51 bei der Beendigung des Strom-Ein-Impulses 48. Während des sich unmittelbar anschließenden Strom-Aus-Impulses 53 tritt die Situation S2 ein. Diese ist jedoch nicht sofort erkennbar, weil der Meßfühler 3 dadurch, daß er zu dieser Zeit keinen Strom empfängt, kein Ausgangssignal erzeugt. Bei dem Einsetzen des nächsten Strom-Ein-Impulses 56 erscheint das Triggersignal aber nicht: das logische Nullausgangssignal 59 zeigt das Eintreten der Sitation S2 an. Die Bewegung des Objekts 21 von dem Triggerpunkt 6 weg, nach dem'Trig-

gern des Meßfühlers 3, aber nicht soweit wie der Enttriggerpunkt 12 (d.h., das Objekt 21 bleibt innerhalb des Hysteresebereiches 26) ist daher aus dem Impuls 56 und dem Ausgangssignal 59 trotzdem erkennbar. Das ist weiter unten näher erläutert.

Bei dem Ereignis E2 tritt ebenso wie bei dem Ereignis E1 die Situation S1 während eines Strom-Ein-Impulses ein, nämlich während des Impulses 63. Wie bei E1 wird das Triggersignal 64 gleichzeitig mit S1 erzeugt und das Triggersignal dauert bis zur Beendigung des Strom-Ein-Impulses 63 an, zu welcher Zeit das Triggersignal 64 verschwindet. Bei dem Einsetzen des nächsten Stromimpulses 66 verschwindet das Triggersignal 68 wieder. Anders als bei E1 tritt jedoch in dem Ereignis E2 die Situation S2 während eines Strom-Ein-Impulses ein, nämlich während des Impulses 66. Dadurch wird keine sofortige Beendigung des Triggersignals 68 bewirkt,und zwar wegen der Hysterese, vorausgesetzt selbstverständlich, daß die Bewegung des Objekts 21 dieses nicht aus dem Hysteresebereich 26 hinausbringt. Das Triggersignal 68 dauert bis zur Beendigung des Strom-Ein-Impulses 66 an. Während des nächsten Strom-Ein-Impulses, nämlich während des Impulses 71, erscheint kein Triggersignal, und daher ist während des Strom-Ein-Impulses 71 das Auftreten der Situation S2 durch das Nichtvorhandensein eines Triggersignals erkennbar.

Bei den Ereignissen E3 und E4 tritt, anders als bei den Ereignissen E1 und E2, die Situation S1 während eines Strom-Aus-Impulses auf, nämlich während der Impulse 73 bzw. 75. Bei beiden Ereignissen E3 und E4 bewirkt das, daß kein Triggersignal sofort auftritt. Bei beiden Ereignisses E3 und E4 treten jedoch bei dem Einsetzen der nächsten Strom-Ein-Impulse 77 und 79 Triggersignale 81 bzw. 83 auf. In E3 tritt ebenso wie in E1 die Situation S2 während eines Strom-Aus-Impulses auf, nämlich während des Impulses 85. Zu dieser Zeit wird kein Triggersignal bewirkt, weil der

Meßfühler 3 nicht mit Strom versorgt ist. Weiter tritt kein Triggersignal (oder, äquivalent, kein Nullsignal) bei dem Einsetzen des folgenden Strom-Ein-Impulses 88 auf. Daher ist das Auftreten von S2 erkennbar.

Bei dem Ereignis E4 tritt, anders als bei dem Ereignis E3, aber wie bei dem Ereignis E2, die Sitatuation S2 während eines Strom-Ein-Impulses auf, nämlich während des Impulses 91. Wegen der Hysterese kommt es zu keinem sofortigen Verschwinden des Triggersignals 93. Stattdessen verschwindet das Triggersignal 93 bei der Beendigung des Strom-Ein-Impulses 91 und es erscheint auch nicht wieder bei dem Einsetzen des anschließenden Strom-Ein-Impulses 95. Zu dieser Zeit wird S2 erkennbar.

Die obige Beschreibung zeigt, daß das Eintreten der Situation S2, d.h. das Zurückziehen des Objekts 21 von dem Triggerpunkt 6, entweder während eines Strom-Ein-Impulses oder während eines Strom-Aus-Impulses erfolgt. In jedem Fall wird das Auftreten von S2 bei dem Einsetzen des nächsten Strom-Ein-Impulses erkennbar. In der obigen Erläuterung beträgt wegen der Verwendung der Umschaltung mit 40 Hz die maximale Verzögerung beim Erkennen des Auftretens von S2 1/40 s (genaugenommen, 1/40 minus einer infinitesimal kleinen Zahl), weil diese zeitliche Länge das mögliche Maximum zwischen einem Ereignis, das während eines Strom-Ein-Impulses eintritt,und dem Einsetzen des nächsten ist. (Selbstverständlich beträgt die maximale Verzögerung zwischen S2, die während eines Strom-Aus-Impulses eintritt, und dem Erkennen beim Einsetzen des nächsten Strom-Ein-Impulses 1/20 s.)

Demgemäß ist das Zurückziehen des Objekts 21 von dem Triggerpunkt 6, wobei das Objekt aber innerhalb des Hysteresebereiches 26 bleibt, aus der Kombination der Rechteckschwingungssignale, die durch den Signalgenerator 35 erzeugt werden, und der Triggersignale in dem Diagramm 38

erkennbar. Es gibt eine maximale Verzögerung von weniger als 1/40 s zwischen dem Auftreten des Zurückziehens und der Erfaßbarkeit. Das Zurückziehen des Objekts 21 wird aus dem Auftreten eines Strom-Ein-Signals ohne dem Erscheinen eines Triggersignals gefolgert, wie in dem Gebiet 98 in Pig. 2.

Eine bekannte elektronische Schaltungsanordnung kann das Zurückziehen des Objekts 21 auf der Basis der Rechteckschwingung 28 und der Triggersignale automatisch erkennen. Als ein Beispiel ist eine Schaltungsanordnung 101A in Fig. 2 auf bekannte Weise aufgebaut worden, und diese Schaltungsanordnung verlängert jedes Triggersignal über die Beendigung des Strom-Ein-Impulses hinaus, während welchem das Triggersignal aufgetreten ist. (Selbstverständlich würde das Triggersignal sonst mit der Beendigung des Strom-Ein-Impulses enden). Das heißt, die Schaltungsanordnung 101A baut eine "Brücke" 102 im Anschluß an jedes Triggersignal. Die Brücke ist nur für die Dauer des Strom-Aus-Impulses vorhanden und endigt mit dem Einsetzen des nächsten Strom-Ein-Impulses. Bei dem Einsetzen dieses Strom-Ein-Impulses verschwindet daher, wenn sich das Objekt 21 nicht bewegt hat, das Triggersignal und ersetzt die Brücke 102. Demgemäß kann ein Beobachter oder Detektor aufgrund des Meßfühlerausgangssignals 38 in Fig. 2 sagen, daß ein kontinuierliches Triggersignal aufgetreten ist.

Wenn sich jedoch das Objekt 21 tatsächlich bewegt hat, erscheint das Triggersignal bei dem Verschwinden der Brücke 102 nicht. Demgemäß tritt für den Beobachter eine Unterbrechung in der Triggersignal-Brücke-Folge auf, und diese Unterbrechung zeigt die Wegbewegung des Objekts 21 von dem Triggerpunkt 6 an. Das überwachen der Triggersignal-Brücke-Reihe gestattet daher das Ermitteln der Position des Objekts 21 mit Bezug auf den Triggerpunkt 6. (Eine bekannte Schaltungsanordnung kann diese Uberwachungsfunktion erfüllen.)

Die obige Erläuterung erfolgte unter Bezugnahme auf das Zurückziehen des Objekts 21 von dem Triggerpunkt 6 in Fig. 1, aber ohne Angabe der genauen Strecke 104, die zum Enttriggern des Meßfühlers 3 erforderlich ist. Die Erfinder haben festgestellt, daß eine Strecke von weniger als 12,7 \im (0.0005 in.) ausreichend ist, um den Meßfühler 3, der von der Firma Balluff hergestellt wird, wie oben angegeben, zu enttriggern. Diese Strecke 104 wird als Fehlergrenze bezeichnet.

In der vorstehenden Erläuterung ist ein Annäherungsmeßfühler betrachtet worden. Es wird nun eine Spannvorrichtung beschrieben, die mit einem solchen Meßfühler ausgerüstet ist.

Fig. 3 zeigt einen Schraubstock 110 zum Festhalten einer Gasturbinentriebwerkslaufschaufel (nicht vollständig dargestellt) während eines SchleifVorganges. Die Laufschaufel (von der lediglich der Schwalbenschwanzteil 114 gezeigt ist) ist in ein Gußstück 118 eingeschlossen, das aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt besteht. Das Gußstück hat eine genaue Konfiguration, und die Laufschaufel ist innerhalb des Gußstückes 118 in einer bekannten Position bezüglich vier Bezugspunkten, welche als gestrichelte Kreise 121A-121D gezeigt sind, genau angeordnet. Die Kreise 121A-121D sind an der Unterseite des Gußstückes 118 angeordnet, während der Kreis 121D auf einer Seite des Gußstückes 118 angeordnet ist. Das Gußstück 118 hat eine Nut 125.

Bei einem maschinellen Bearbeitungsvorgang paßt die Nut 125 über eine Schiene 128, und die vier Bezugspunkte 121A-121D sind, wenn das Gußstück 118 richtig positioniert ist, in entsprechenden Triggerpunkten 122A-122D von Annäherungsmeßfühlern 130A-130D, welche an dem Schraubstock 110 befestigt sind, angeordnet. Jeder dieser Meßfühler 130A-130D gleicht dem Meßfühler 3 nach Fig. 1 und wird durch einen

Rechteckschwingungsgenerator ähnlich dem Generator 35 mit Strom versorgt. In Fig. 3 sind die drei Meßfühler 130A-130C insgesamt vertikal und am Grund einer Y-förmigen Rinne 133 angeordnet. Düsen 113A, 113B leiten ein Fluidι wie beispielsweise Druckluft, durch die Rinne 133, um Späne zu entfernen. Späne, die durch den SchleifVorgang erzeugt werden, können sich auf den Meßfühlern 122A-122C ansammeln. Wenn das Gußstück 118 über diesen Spänen positioniert und dann festgespannt wird, kann es zu einer Beschädigung der Meßfühler kommen. Das Fluid, das durch die Düsen 113A, 113B geliefert wird, verhindert diese Ansammlung. Die Tiefe 124 der Rinne 133 ist so gewählt, daß die Triggerpunkte 122A-122C in der Höhe der Oberfläche 135 des Schraubstocks 110 liegen. Der vierte Meßfühler. 130 D ist horizontal über der Oberfläche 135 des Schraubstocks 110 angeordnet.

Bei einem maschinellen Bearbeitungsvorgang wird das Gußstück 118 durch eine Bedienungsperson oder einen Roboter über der Schiene 128 versuchsweise positioniert. Der Meßfühler 130D fühlt das Vorhandensein des Gußstücks 118 ab und liefert ein Signal an die Detektorschaltung 138, die das Vorhandensein anzeigt. Daraufhin aktiviert die Detektorschaltung 138 eine Klemmvorrichtung (nicht dargestellt) bekannter Art, die einen Klemmfuß 150 gegen das Gußstück 118 drückt. Dadurch wird das Gußstück 118 gegen den Schraubstock 110 gedrückt. Wenn das Gußstück 118 richtig positioniert ist, werden die Meßfühler 130A-130C getriggert, und die Detektorschaltung 138 fühlt das ab und liefert ein Signal für andere Vorrichtungen (nicht dargestellt), damit mit dem Schleifen des Schwalbenschwanzes 114 durch die Schleifscheibe 152 begonnen wird. Die Schleifscheibe 152 hat einen Oberflächenumriß, auf den der Schwalbenschwanz 1-14 zugeschliffen wird.

Wenn das Gußstück 118 nicht richtig positioniert ist, wird wenigstens einer der drei Meßfühler 130A-130C nicht getriggert, und die Detektorschaltung 138 fühlt das ab. Daraufhin

liefert die Detektorschaltung 138 ein Signal, welches die Klemmvorrichtung veranlaßt, das Gußstück 118 loszulassen und erneut einzuspannen. Dieses erneute Einspannen und Abfühlen durch die Meßfühler 130A-130D wird fortgesetzt, bis das Gußstück 118 richtig sitzt oder bis eine vorbestimmte Anzahl von Versuchen, beispielsweise drei Versuche, durchgeführt worden ist. Nach drei Versuchen wird das erneute Einspannen beendigt und eine Bedienungsperson alarmiert.

Wenn das Gußstück 118 richtig positioniert ist, was durch die Ausgangssignale der Meßfühler 130A-130D angezeigt wird, dann ist bekannt, daß die drei Bezugspunkte 121A-121C in einer Ebene (nicht dargestellt) positioniert sind, die durch die drei Triggerpunkte 122A-122C festgelegt wird, unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Fehlergrenze. Weiter ist bekannt, daß der Bezugspunkt 121D längs einer Achse 155 in einer bekannten Position positioniert ist, nämlich in dem vierten Triggerpunkt 122D, und zwar behaftet mit der Fehlergrenze. Die einzige Bewegung, die für das Gußstück 118 möglich ist, ohne das Auftreten von EnttriggerSignalen zu verursachen, ist daher die Bewegung längs der Schiene 128. (Es ist bekannt, daß, wenn ein Objekt einen Meßfühler, wie beispielsweise den Meßfühler 130D,triggert, das Objekt sich bewegen kann, ohne den Meßfühler . zu enttriggern, vorausgesetzt, daß ein Teil des Objekts in dem Triggerpunkt des Meßfühlers bleibt.) Die Bewegung längs der Schiene 128 wird durch Anschläge 160 und 163 begrenzt, die sich rittlings über dem Schwalbenschwanz 114 befinden, wenn die Laufschaufel positioniert ist. Das kleine Ausmaß an Bewegung, das innerhalb dieser Begrenzung gestattet wird, ist zulässig, weil sich die Schleifscheibe 152 zum Schleifen des Schwalbenschwanzes 115 parallel zu der Schiene 128 bewegt. Die genaue Positionierung des Gußstückes 118 längs der Schiene 128 ist daher unkritisch.

Die Anschläge 160 und 163 erfüllen eine Funktion, die mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 erläutert wird. Gemäß Fig. 4 wird Schneidfluid 175 auf einen Schwalbenschwanz 180 gesprüht und bildet eine Lache 181 an der Grenzfläche zwischen der Schleifscheibe 183 und dem Schwalbenschwanz 180. Durch die Drehung der Schleifscheibe 183, die durch einen Pfeil 184 gezeigt ist, wird Fluid aus der Lache 181 auf den Schwalbenschwanz gezogen. Wenn jedoch die Schleifscheibe .183 das Ende 185 des Schwalbenschwanzes erreicht, ist kein Teil des Schwalbenschwanzes vorderhalb der Schleifscheibe vorhanden, um die Lache aufnehmen zu können, so daß wenig oder kein Fluid auf den Schwalbenschwanz gezogen wird. Zur Milderung dieses Problems dient der Anschlag 160 als ein Ersatzschwalbenschwanz zum Aufnehmen der Lache. Die Oberseite 187 des Anschlags 160 hat vorzugsweise eine Form, die der der Schleifscheibe 183 angepaßt ist. Der Abstand 190 zwischen dem Anschlag 160 und dem Schwalbenschwanz ist vorzugsweise so klein wie möglich und vorzugsweise gleich null. Der Anschlag 160 unterstützt somit die Versorgung des Schwalbenschwanzes mit Schneidfluid.

Die zufällige Verlagerung des Gußstückes 118 im Anschluß an das Triggern sämtlicher Meßfühler 130A-130D, so daß ein oder mehrere Meßfühler enttriggert werden, zeigt an, daß das Gußstück fehlausgerichtet worden ist und ein maschineller Bearbeitungsvorgang an dem Schwalbenschwanz 115 noch nicht ausgeführt werden sollte. Wenn sich zu irgendeiner Zeit vor der Beendigung des Festklemmvorganges das Gußstück 118 bewegen und irgendeinen Meßfühler enttriggern sollte, erkennt die Detektorschaltung 138 dieses Enttriggern auf bekannte Weise und inaktiviert die Klemmvorrichtung. Das Enttriggern (d.h. das Auftreten der Situation S2) wird, wie oben erläutert, durch das Erkennen eines Strom-Ein-Impulses ohne einen Triggerimpuls erkannt.

Wenn sich das Gußstück 118 während eines Schleifvorganges bewegen sollte, tritt ein Enttriggersignal auf, der Klemmfuß 118 wird aber nicht von dem Gußstück 118 gelöst, weil

das. gefährlich sein könnte. Stattdessen wird ein Signal, das angibt, daß sich eine Laufschaufel während des Schleifens bewegt hat, abgegeben, um das möglicherweise schiechte Schleifen der gegenwärtigen Laufschaufel anzuzeigen. Die verschiedenen Signale, die durch die Detektorschaltung 138 erzeugt werden, sind als Signale 176 in Fig. 3 angegeben.

Die Erfinder glauben, daß in Annäherungsmeßfühlern im allgemeinen die Hysterese absichtlich eingebaut ist, um eine Instabilität zu verhindern, die sonst in dem Triggerpunkt auftreten würde. Diese Instabilität führt zu Rattern oder Prellen in dem Meßfühlerausgangssignal, was bekannt ist... Eine Methode zum Verringern des Prellens besteht darin, eine positive Rückkopplung (Mitkopplung) vorzusehen, beispielsweise durch einen bekannten Schmitt-Trigger, so daß, wenn das erste Umschalten erfolgt (d.h. genau im ersten Augenblick des Prellens), der Triggerpunkt tatsächlich räumlich verlagert ist. Diese Verlagerung ist in Fig. 1 gezeigt, wo der Triggerpunkt 6 von dem Punkt 6 zu dem Punkt 9 bewegt ist. Die Enttriggerung folgt erst, wenn der verlagerte Enttriggerpunkt erreicht wird.

Die Erfinder bekämpfen diese Hysterese teilweise durch Inaktivieren der positiven Rückkopplungsschaltung durch Ein- und Ausschalten des dem Meßfühler zugeführten Stroms mit der Frequenz von 40 Hz. Beim Ausschalten wird der Schmitt-Trigger rückgesetzt. Diese Schalten, mit 40 Hz hat zur Folge, daß die positive Rückkopplungsschaltung alle 1/40 s rückgesetzt wird. Bei jedem Rücksetzen wird der Meßfühler für den Triggerpunkt 6 in Fig. 1 und nicht für den Enttriggerpunkt 9 empfindlich, und das gilt ungeachtet dessen, ob der Meßfühler 3 zuvor getriggert worden ist. Wenn er getriggert worden ist und wenn das Objekt 21 sich nicht von dem Triggerpunkt 6 wegbewegt hat, dann wird beim Rücksetzen der positiven Rückkopplungsschaltung ein Triggersignal unmittelbar verschwinden. Wenn sich das Objekt 21 von dem Triggerpunkt 6 um eine Strecke wegbewegt hat, die gleich

der Fehlergrenze 104 oder größer als diese ist, dann wird beim Rücksetzen kein Triggersignal aus dem Meßfühler 3 erscheinen. Unter einem Gesichtspunkt bedeutet dieses Rücksetzen der positiven Rückkopplungsschaltung, daß die Hysterese für einen Augenblick beseitigt (oder verringert) wird.

Als ein Beispiel wird ein Schmitt-Trigger angenommen, der eine Schwellenspannung von 3 V hat. Das Ausgangssignal des Annäherungsmeßfühlers wird an den Schmitt-Trigger angelegt, und, wenn dieses Ausgangssignal von 1 V auf 3 V ansteigt, wird der Schmitt-Trigger getriggert, und gleichzeitig reduziert die positive Rückkopplung den Schwellenwert auf eine niedrigere Spannung von beispielsweise 1 V. Zu dieser Zeit ist das Meßfühlerausgangssignal 2 V über dem Schwellenwert, weshalb, damit es zur Enttriggerung kommen kann, das Meßfühlerausgangssignal sich selbst auf den neuen 1-V-Wert verringern muß. Der ursprüngliche 3-V-Schwellenwert entspricht dem Triggerpunkt 6 in Fig. 1, und der reduzierte 1-V-Schwellenwert entspricht dem Enttriggerpunkt 9. Demgemäß entspricht der Hysteresebereich 26 der 2-V-Änderung des Schwellenwertes.

In der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform ist die Meßfühlerstromversorgung mit der Frequenz von 40 Hz ein- und ausgeschaltet worden. Es wird angenommen, daß dadurch die positive Rückführungsschaltung in dem Meßfühler 3 inaktiviert worden ist, mit dem Ergebnis, daß bei der Reaktivierung der Schwellenwert wieder auf seinen ursprünglichen Wert eingestellt wird, zum Beispiel auf 3 V in dem obigen Beispiel. Wenn ein Objekt in dem Triggerpunkt 6 zu dieser Zeit vorhanden ist, wird die positive Rückkopplungsschaltung sofort getriggert, wodurch die Schwellenspannung auf oben beschriebene Weise geändert wird.

Selbstverständlich ist die Inaktivierung der gesamten positivenRückkopplungsschaltung nicht strikt notwendig, um den Schwellenwert auf seinen ursprünglichen Wert rückzu-

setzen. Unter einem Gesichtspunkt vergleicht daher die Erfindung das Ausgangssignal eines Meßwandlers, wie beispielsweise eines Annäherungsmeßfühlers, der ein Objekt abfühlt, mit einem Schwellenwert. Wenn das Äusgangssignal eine vorbestimmte Beziehung zu dem Schwellenwert erreicht, wird ein Triggersignal (wie beispielsweise das Vorhandensein-Signal in Fig. 2) erzeugt, und der Schwellenwert wird geändert. Zu einer späteren Zeit wird der Schwellenwert auf einen dritten Wert rückgesetzt, der vorzugsweise derselbe wie der erste ist· Wenn das Objekt sich nicht von der Position, in der das Triggersignal erzeugt wurde, wegbewegt hat, erscheint das Triggersignal wieder. Wenn sich das Objekt bewegt hat, erscheint das Triggersignal nicht wieder.

Die Hystereseverringerung gemäß der Erfindung ist in Verbindung mit einem Positionsgeber beschrieben worden. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf solche Geber: sie kann bei vielen Meßfühlern benutzt werden, die Hysterese haben, und zwar in Form der Veränderung eines Schwellenwertes, wenn ein Eingangssignal den Schwellenwert erreicht. (In dem Fall des Schmitt-Triggers, der oben beschrieben ist, erfolgt die Veränderung so, daß, wenn das Eingangssignal den Schwellenwert erreicht, der Schwellenwert deutlich unter das Eingangssignal gebracht wird, um das Eingangssignal deutlich von dem Schwellenwert abzusetzen.) Im Anschluß an die Veränderung des Schwellenwertes stellt die Erfindung den Schwellenwert wieder auf seinen Anfangswert ein (oder auf irgendeinen anderen Wert), und vorzugsweise wiederholt mit bekannter Frequenz, um zu ermitteln, ob das Eingangssignal auf dem Anfangsschwellenwert (oder dem anderen Wert) bleibt.. Wenn dem so ist, wird der Schwellenwert beim Triggern des Meßfühlers wieder verändert. Wenn dem nicht so ist, wird der Meßfühler nicht wieder getriggert.

Vorstehend ist eine Erfindung beschrieben, bei der ein induktiver Annäherungsmeßfühler mit der Frequenz von 40 Hz ein- und ausgeschaltet wird, um die Auswirkungen der

Hysterese zu verringern und dadurch eine Empfindlichkeit für die Bewegung eines Objekts innerhalb des Meßfühlerhysteresebereiches zu erzeugen. Mehrere derartige Meßfühler werden in einem Schraubstock benutzt, der ein Objekt für einen maschinellen Bearbeitungsvorgang festspannt. Die Meßfühler überwachen ständig das Objekt, um festzustellen, ob das Objekt in einer vorbestimmten Position angeordnet ist, so daß eine genaue maschinelle Bearbeitung durchgeführt werden kann. Wenn die Meßfühler eine Verlagerung des Objekt erkennen, wird erneut eine Festklemmprozedur eine bestimmte Anzahl mal eingeleitet, um zu versuchen, die Situation zu korrigieren. Wenn die Korrektur nicht gelingt, wird eine Bedienungsperson alarmiert.

Im Rahmen der Erfindung bieten sich Abwandlungsmöglichkeiten. Insbesondere wird die beschriebene Schaltfrequenz von 40 Hz nicht als wesentlich angesehen, denn es können andere Frequenzen benutzt werden.

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Claims (14)

1. Ansprüche: ·

   \1.!verfahren zum Abfühlen des Vorhandenseins eines Objekts unter Verwendung eines Annäherungsmeßfühlers, der zur Erzeugung von Hysterese mit einer positiven Rückkopplungs- ' schaltung versehen ist, gekennzeichnet durch den Schritt des wiederholten Inaktivierens der positiven Rückkopplungsschaltung.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inaktivierung in einer vorbestimmten Zeitfolge erfolgt
3. 3. Verfahren zum Positionieren eines Werkstückes in bezug auf mehrere Annäherungsmeßfühler, von denen jeder eine positive Rückkopplungsschaltung und einen Triggerbereich hat, während dem Werkstück mehrere Bezugspunkte zugeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   a) Bewegen des Werkstückes derart, daß die Bezugspunkte nahe den Triggerbereichen zu liegen kommen;

   b) wiederholtes Aktivieren und Inaktivieren der positiven Rückkopplungsschaltung jedes Meßfühlers;

   c) Erzeugen eines ersten Signals bezüglich jedes Meßfühlers, wenn während der Aktivierung des betreffenden Meß-

   fühlers der Bezugspunkt in den Triggerbereich des Meßfühlers eintritt;

   d) Erzeugen eines zweiten Signals bezüglich jedes Meßfülvlers» wenn während der Inaktivierung des betreffenden Meßfühlers der Bezugspunkt den Triggerbereich des Meßfühlers verläßt, wobei das zweite Signal während der nächsten Aktivierung des betreffenden Meßfühlers gemäß dem Schritt b) erzeugt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

   e) Beaufschlagen des Werkstückes mit Druck, um die Bezugspunkte in die Triggerbereiche zu bewegen, und

   f) Verringern und anschließendes Steigern des Druckes auf das zweite Signal gemäß dem Schritt d) hin.
5. 5. Verfahren zur Benutzung eines Meßfühlers, der ein Signal auf das Vorhandensein eines Objekts in einem vorbestimmten Punkt hin erzeugt, gekennzeichnet durch folgende Schrittfolge:

   a) Vergleichen des Meßfühlersignals mit einem Schwellenwert, der einen ersten Wert hat;

   b) Erzeugen eines Vorhandensein-Signals, wenn das Meßfühlersignal eine vorbestimmte Beziehung zu dem Schwellenwert erreicht;

   c) Ändern des Schwellenwertes in einen zweiten Wert bei dem Auftreten der vorbestimmten Beziehung gemäß dem Schritt b);

   d) wiederholtes Rücksetzen des Schwellenwertes auf den ersten Wert, um zu ermitteln, ob das Vorhandensein des Objekts in dem vorbestimmten Punkt andauert.
6. 6. Meßfühler, der getriggert wird, wenn ein Eingangssignal einen Schwellenwert erreicht, und der Hysterese in Form einer Veränderung des Schwellenwertes hat, die bei der Triggerung erfolgt, gekennzeichnet durch:

   eine Einrichtung (35) zum wiederholten Rücksetzen des veränderten Schwellenwertes auf einen anderen Wert, um zu testen, ob das Eingangssignal eine vorbestimmte Beziehung zu dem anderen Wert hat.
7. 7. Vorrichtung zum Abfühlen des Vorhandenseins eines Objekts (21), mit einem induktiven Annäherungsmeßfühler (3), der Hysterese hat, die durch eine positive Rückkopplungseinrichtung hervorgerufen wird, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (35) zum wiederholten Aktivieren und Inaktivieren der positiven Rückkopplungseinrichtung.
8. 8. Vorrichtung zum Abfühlen des Vorhandenseins eines Objekts (21), mit einem induktiven Annäherungsmeßfühler (3)., der Hysterese aufweist, gekennzeichnet durch:

   eine Einrichtung (35) zum wiederholten Begrenzen des Vorhandenseins der Hysterese auf Zeitintervalle.
9. 9. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstückes, das durch ein Gußstück (118) gehalten ist, auf welchem mehrere Bezugspunkte (121A -121D) festgelegt sind und welches eine Nut (125) hat, gekennzeichnet durch:

   a) mehrere Abfühleinrichtungen (130A-130D), von denen jede ein Signal erzeugt, wenn der Triggerpunkt (6) der Abfühleinrichtung von einem der Bezugspunkte durchquert wird, und von denen jede Hysterese aufweist;

   b) eine Hystereseverringerungseinrichtung (35) zum Beseitigen der Hysterese in vorbestimmten Zeitpunkten; und

   c) Steuereinrichtungen,

   i) die mit den Abfühleinrichtungen verbunden sind, um die Triggersignale zu empfangen,

   ii) die mit der Hystereseverringerungseinrichtung verbunden sind, um Information über die vorbestimmten Zeitintervalle zu empfangen,und

   iii) zum Aktivieren einer Klemmvorrichtung (150) auf die Signale gemäß i) und die Information gemäß ii) hin zum Festklemmen des Gußstückes (118) an der Vorrichtung. .
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch:

    d) eine Schiene (128), die mit der Nut (125) des Gußstückes (118) in Eingriff bringbar ist, um die Bewegung des Gußstückes in allen Richtungen mit Ausnahme einer zu begrenzen, und

    e) Anschlagvorrichtungen (160, 163) zum Begrenzen der Bewegung des Gußstückes (118) in der einen Richtung gemäß d) .
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerpunkte (122A-122C) von drei der Abfühleinrichtungen (130A-130C) eine Ebene festlegen und daß ein vierter Triggerpunkt (122D) um eine vorbestimmte Strecke von der Ebene entfernt ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch wenigstens eine Pluidöffnung (113A) zum Abgeben eines Fluidstroms zum Entfernen von Spänen aus dem Bereich wenigstens einer Abfühleinrichtung (130A).
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtungen (130A-130C) induktive Annäherungsmeßfühler aufweisen.
14. 14. Schmitt-Trigger, der getriggert wird, wenn ein Eingangssignal einen Schwellenwert erreicht, der einen ersten Wert hat, und der den Schwellenwert beim Triggern in einen anderen Wert ändert, gekennzeichnet durch:

    eine Einrichtung zum Rücksetzen des Schwellenwertes auf den ersten Wert, um 2u testen, ob das Eingangssignal zu einer späteren Zeit bei dem ersten Wert vorhanden ist.