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Sortier- und Zählapparat Die Erfindung bezieht sich auf einen Verteilungssortierer,
der sich besonders für die Auswertung statistischer Wertangaben eignet.
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Um in volkstümlicher Weise die Verteilung der Häufigkeit irgendeiner
Variablen in der Industrie bei einem bestimmten Fertigungsgang darzustellen, bedient
man sich des Frequenzhistogramms oder Frequenzpolygons. Die Geschäftsführung wird
dadurch in die Lage versetzt, auf den ersten Blick festzustellen, ob die statistische
Güteüberwachung unzureichend ist. Die Angaben für ein derartiges Häufigkeitsverteilungspolygon
von Hand zusammenzutragen, bedeutet ein umständliches, zeitraubendes Verfahren.
Zwar stehen heutzutage Maschinen zur Verfügung, welche die Angaben prüfen und aufzeichnen
und die veränderliche Größe für jeden einzelnen Gegenstand oder für jedes Erzeugnis
bestimmen und registrieren, doch fehlt es an einem Apparat, der diese Angaben in
die gewünschten Klassen, Gruppen oder Kategorien unterteilt, um dadurch die Häufigkeitskennlinie
zu bilden.
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Bei der statistischen Güteüberwachung, bei welcher keine bestimmten
Normen zugrunde liegen, ist es erforderlich, den Mittelwert der normalen Abweichungen
für jede Klasse oder Gruppe der Proben festzustellen, und zwar zusätzlich zu dem
Mittelwert für jede einzelne Probe. Erfordert nun die Prüfung einer Probe mehr als
zehn Beobachtungen, dann ist es gewöhnlich viel wirksamer, wenn man in der Lage
ist, mittels einer selbsttätigen Vorrichtung statt von Hand die Angaben entsprechend
den verschiedenen Klassen, Gruppen oder Kategorien zu sortieren.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung liegt daher darin, ein selbsttätiges
Sortiergerät zu schaffen, das eine ausgewählte, veränderliche Größe für eine gegebene
Anzahl
von Beobachtungen entsprechend den gewünschten Klassen, Gruppen oder Kategorien
aufzeichnet und in Klassen unterteilt.
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Verschiedene weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines derartigen Geräts, das in der Zeichnung an Hand eines Schaltschemas
dargestellt ist.
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Der Apparat läßt sich bei einer der Gewichtsprüfung dienenden Waage
bekannter Bauart verwenden. Die Waage enthält eine Schaltung, welche eine Ausgangsspannung
erzeugt, die der Gewichtsabweichung des Prüflings vom Sollwert verhältnisgleich
ist. Je nachdem, ob der Prüfling als zu schwer oder zu leicht befunden wird, fällt
diese Spannung negativ oder positiv aus. Indessen ist die Erfindung keineswegs auf
Gew ichtsprüfmäschinen beschränkt, sondern anwendbar auf beliebige Kontrollmaschinen,
welche für einzelne Prüflinge bestimmte Meßgrößen feststellen und das Meßergebnis
in einen elektrischen Strom oder eine Spannung umwandeln.
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Das Gerät nach der Erfindung hat eine Röhrenschaltung, die eine Reihe
gittergesteuerter Gasentladungsröhren mit Glühkathode aufweist. Diese Röhren sind
gleich groß und haben gleiche Gitterkennlinien. Sie sind so angeordnet, daß je nach
dem Wert der die Eingangsspannung bestimmenden Meßgröße eine mehr oder weniger große
Anzahl der Röhren zündet, während die anderen gesperrt bleiben. Infolgedessen entsteht
eine Potentialdifferenz zwischen der Anode der letzten gezündeten gasgefüllten Röhre
und der Anode der folgenden gasgefüllten Röhre, welche als erste nicht zündet. Diese
Potentialdifferenz dient zur Betätigung eines Zählwerks. Dabei sind Anordnungen
getroffen, um die benachbarten Zählwerke zu sperren, um sicherzustellen, daß nicht
etwa in Grenzfällen zwei oder mehr Zählwerke ansprechen.
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Wie die Zeichnung zeigt, enthält die Schaltung eine Reihe untereinander
im wesentlichen gleicher Aggregate. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt
es sich dabei um sieben derartige Aggregate, doch kann deren Zahl beliebig bemessen
werden, was durch die geneigten Trennlinien angedeutet ist. Jedes Aggregat besteht
aus einer gasgefüllten, gittergesteuerten Röhre i, einem Zählwerk 2, einem Relaisschalter
3 und einem Spannungsteiler 4. Jeder der Zähler 2 ist so beschaffen, daß er bei
jedesmaligem Schließen seines Stromkreises um eins weitergeschaltet wird. Bei den
gasgefüllten Röhren handelt es sich um solche, die erst bei Überschreiten einer
Zündspannung einen Strom hindurchfließen lassen, aber nicht zünden, solange die
Spannung unterschritten wird. Hat aber die Röhre erst gezündet, dann erlischt sie
nicht, wenn die Gitterspannung unter die Grenze der Zündspannung sinkt, es sei denn,
daß die Anodenspannung unter einen sehr viel niedrigeren Wert sinkt.
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Der Eingang des Stromkreises besteht aus den Leitungen 5 und 6. Diesen
Leitungen wird also der Eingangsstrom zugeführt, der je nach der Beschaffenheit
des Prüflings positiv oder negativ ist. So können die beiden Leitungen 5 und 6 beispielsweise
an die Leitungen 57a und 58a der erwähnten bekannten Waage angeschlossen sein. Die
Leitungen 5 und 6 liegen in Reihe mit der Sekundärwicklung 7 eines Wandlers 8, dessen
Primärwicklung 9 über Leitungen io und i i an eine Wechselstromquelle von 6o Hz
angeschlossen ist, wobei die Leitung i i bei i ja geerdet ist. Eine Leitung 12 verläuft
von der Leitung io zu einer Leitung 13, die dem später zu erläuternden Zweck dient,
den Zählern 2 Betriebsspannung zuzuführen. Zwischen den Eingangsleitungen 5 und
6 liegt ein Widerstand 14, der bei 15 geerdet ist. Die Sekundärwicklung 7 des Wandlers
ist durch eine Leitung 16 mit einem Spannungsteiler 17 verbunden. Dieser Spannungsteiler
besteht aus einem Widerstandselement 18, das zwischen den Leitungen i9 und 2o eingeschaltet
ist, welche von einer Batterie 21 od. dgl. unter Gleichspannung gesetzt werden.
Der Widerstand 18 hat einen Schieber i8a, der an die Leitung 16 angeschlossen ist.
Die Spannungsteiler 4 bestehen je aus einem Widerstandselement 22, das zwischen
den Leitungen i9 und 2o liegt, und aus einem Schieber 23, der durch eine Leitung
24 mit dem Steuergitter der gasgefüllten Röhre i verbunden ist.
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Jede der Röhren i hat zwei Gitter 25 und 27. Das Gitter 25 ist, wie
erwähnt, an die Leitung 24 angegeschlossen, die zum Schieber 23 führt. Nur die erste
Röhre ist anders geschaltet, denn dort ist das Gitter 25 bei 26 geerdet. Das andere
Gitter 27 jeder Röhre sowie die Kathode 28 sind bei 29 geerdet. Die Anode 3o der
ersten Röhre ist durch eine Leitung 31 über einen Widerstand 32 mit einer Leitung
33 verbunden. Bei den anderen gasgefüllten Röhren sind die Anoden 30 je durch
eine Leitung 34 mit einem Ruhekontakt 35 eines Relaisschalters 3 verbunden.
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Die Relaisschalter 3 haben je eine Wicklung 36. Die erste Wicklung
ist durch eine Leitung 31a mit der Leitung 31 verbunden, während die anderen Wicklungen
36 in Reihe geschaltet sind. Die letzte Wicklung liegt an der Leitung 33. Ferner
sind die Wicklungen 36 mit Ausnahme der ersten je durch eine Leitung 37 mit der
Leitung 33 verbunden, und zwar über einen Widerstand 38. Von der Leitung 37 verläuft
eine Abzweigung 39 zur benachbarten, vorhergehenden Wicklung 36.
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Die Relaisschalter 3 haben über dem Ruhekontakt 35 einen Arbeitskontakt
40 und darunter einen Arbeitskontakt 41. Zum Ruhekontakt 35 gehört ein Schaltarm
42, zum Arbeitskontakt 4o ein Schaltarm 43 und zum Arbeitskontakt 41 ein Schaltarm
44. Die Arbeitskontakte 40 sind je durch eine Leitung 45 an den zugeordneten Zähler
2 angeschlossen, der bei 2a geerdet ist. Der Arbeitskontakt 41 und der zugehörige
Schaltarm 44 bleiben beim ersten Relaisschalter 3 blind. Beim zweiten Relaisschalter
hingegen ist der Arbeitskontakt 41 durch Leitung 46 an die Leitung 31 angeschlossen.
Beim dritten und bei jedem folgenden Relaisschalter ist der Arbeitskontakt 41 an
den Schaltarm 4.4 des vorhergehenden Relaisschalters angeschlossen, und zwar ist
das in der Weise geschehen, daß der Kontakt 41 des vierten und jedes übernächsten
Schalters mit einer Leitung 48 in Verbindung steht, die zurückläuft,
und
zwar bis zum übernächsten Relaisschalter, wo sie an die Leitung 49 angeschlossen
ist, die an dem Arm 44 des betreffenden Relaisschalters liegt. Der Arbeitskontakt
41 des dritten und jedes übernächsten Relaisschalters ist an eine Leitung 47 angeschlossen,
welche zurückläuft, und zwar bis zum übernächsten Relaisschalter, und liegt dort
an der Leitung 37. Schließlich ist noch zu bemerken, daß die Leitung 48 ebenfalls
mit der Leitung 37 an der Kreuzungsstelle verbunden ist. Der Schaltarm 42 jedes
Relaisschalters 3 ist mit dem Schaltarm 44 des nächsten Relaisschalters verbunden.
Das geschieht zwischen dem ersten und dem zweiten Relaisschalter durch die Verbindungsleitung
48a, welche mit der Leitung 37 an der Kreuzungsstelle in Verbindung steht. Es geschieht
zwischen dem zweiten und dritten Relaisschalter durch die Leitungen 48 und 49. Das
geht dann abwechselnd so weiter. Jeder Arm 43 des Relaisschalters ist durch eine
Leitung 50 mit der Leitung 13 verbunden. Freilich hat der letzte Relaisschalter
3 keinen Schaltarm 42 und keinen zugehörigen Ruhekontakt 35. Die Schaltarme 42,
43 und 44 sind in bekannter Weise zu gemeinsamer Schaltung mechanisch gekuppelt,
und zwar durch die zum Anker der Wicklung 36 führende Kuppelstange 51.
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Bei stromloser Wicklung 36 ist der Ruhekontakt 35 durch seinen Schaltarm
42 geschlossen, während die Arbeitskontakte 40 und 41 von ihren Schaltarmen 43 und
44 getrennt sind.
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Von der Anschlußstelle der Leitung 31 ist in die Leitung 33 ein Druckknopfschalter
52 eingeschaltet, dessen fester Kontakt 53 an der Leitung 33 liegt, und dessen beweglicher
Kontakt 54 durch eine Leitung 55 mit der Leitung 13 in Verbindung steht. Dieser
Druckknopfschalter, der für gewöhnlich offen ist, wird zum Inbetriebsetzen des Geräts
jedesmal geschlossen. Das geschieht jedesmal, wenn ein Prüfling die Prüfmaschine
verläßt, an die der Apparat der vorliegenden Erfindung angeschlossen ist, wobei
der Schalter 52 mechanisch oder elektrisch durch den Prüfling betätigt werden kann,
etwa mittels einer photoelektrischen Zelle im Aggregat 56. Der Stromkreis dieses
Aggregats enthält außer der lichtelektrischen Zelle 57 einen Elektromagneten 58,
dessen Anker durch eine Kuppelstange 59 mit dem Schaltarm 54 verbunden ist. Zu der
lichtelektrischen Zelle 57 gehört eine Lichtquelle 6o. Ferner gehört zu dem Aggregat
eine Stromquelle 61, die eine durch Spannungsteiler einstellbare Spannung liefert,
sowie eine Triode 63 mit einem Kondensator 64. Eine weitere Stromquelle 65 ist an
die Röhre 63 und an die Wicklung 58 angeschlossen.
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Die Relaisschalter 3 nehmen für gewöhnlich die in der Zeichnung gezeigte
Schaltstellung ein, in welcher der Schalter 52 offen ist und die Leitungen 5 und
6 der Prüfmaschine keine Spannung zuführen. Die Eingangswicklung 9 des Wandlers
erhält einen Wechselstrom von 6o Hz. Der Wandler speist nun ständig das Steuergitter
25 einer jeden Röhre mit Ausnahme der ersten über die Leitungen 19 und 2o, den Spannungsteiler
4 und die Leitungen 24. Dabei liefert der Wandler einen verzerrten Strom mit ausgeprägter
Spannungsspitze. Die Gleichstromquelle 21 speist die Leitungen i9 und 2o und liefert
dadurch eine Gittervorspannung entsprechend der Einstellung des Spannungsteilers
4. Diese Vorspannung dient nur zur Festlegung des Arbeitspunktes der Röhren, und
letztere zünden nicht, gleichgültig, wie hoch die Vorspannung sein mag, sofern ihre
Anoden spannungslos bleiben. Die Schieber 23 der aufeinanderfolgenden Spannungsteiler
4 sind auf den Widerständen 22 in der gezeigten Weise eingestellt. Ihre Einstellung
ändert sich also in einem bestimmten Verhältnis. Auf diese Weise ändert sich die
Eingangsspannung, die zum Zünden der Röhren erforderlich ist, von Röhre zu Röhre
verhältnisgleich. Sie ist entweder positiv oder negativ, je nachdem, ob der Schieber
23 über oder unter seiner Nullstellung steht.
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Die 6o-Hz-Wechselstromquelle dient auch dem Antrieb der Zählwerke
2 über die Leitungen 12 und 13 und über die Relaisschalter 3 bei deren wahlweiser
Schaltung.
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Die Anoden 30 sind mit Ausnahme der Anode der ersten Röhre
je durch die Leitung 34 über den Ruhekontakt 35 und den Schaltarm 42 sowie durch
die Leitungen 48 bzw. 48a mit dem Arm 44 des folgenden Relaisschalters verbunden.
Der Ruhekontakt 41 ist in jedem Falle mit der einen Seite der vorhergehenden Relaisspule
36 verbunden. Ist keine der Spulen 36 erregt, so bleibt die Spule 36 und die Anode
30 an die Sammelleitung 33 angeschlossen. Die Anode 3o der ersten Röhre i
ist durch die Leitung 31 und den Widerstand 32 an die Leitung 33 angeschlossen,
während die zugehörige Relaiswicklung 36 durch die Leitungen 31a und 31 ebenfalls
über den Widerstand 32 an die Leitung 33 angeschlossen ist. Auch bei allen anderen
Röhren i ist die Anode 3o durch Leitung 34, Schaltarm 42, Leitung 48 bzw. 48a, Leitung
37 und Widerstand 38 mit der Leitung 33 verbunden. Die zugeordnete Relaiswicklung
36 ist unmittelbar durch die Leitung 37 mit der Leitung 33 verbunden.
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Die Wirkungsweise des Geräts ist folgende: Das Gitter 25 jeder gasgefüllten
Röhre i wird durch den Wandler 8 mit einer 6o-Hz-Wechselspannung mit einer ausgesprochenen
Spannungsspitze gespeist. Diese Gitterspannung erreicht aber erst dann die Zündschwelle,
wenn die von der Prüfmaschine kommenden Leitungen 5 und 6 unter eine Eingangsspannung
gesetzt werden. Diese Eingangsspannung entspricht dem Gewichtsunterschied des Prüflings
vom Sollwert und wird der vom Wandler 8 gelieferten verzerrten Spannung hinzugefügt.
Beim Schließen des Schalters 52 durch den die Prüfmaschine durchlaufenden Prüfling
werden je nach der Höhe der von der Prüfmaschine gelieferten Eingangsspannung manche
gasgefüllten Röhren i zünden, während die anderen stromundurchlässig bleiben. Wenn
beispielsweise die Prüfmaschine eine Eingangsspannung liefert, welche die Zündung
der ersten drei Röhren bewirkt, während die anderen Röhren nicht zünden, so bedeutet
das, daß die Eingangsspannung einen Gewichtsunterschied darstellt, der bei Sortierung
der Prüflinge nach Gewicht in das Fach desjenigen Zählers :2 leiten würde, der sich
zwischen
der letzten zündenden Röhre, nämlich der dritten, und der nächsten nicht zündenden
Röhre, also der vierten, befindet. Es würde also ein Potentialunterschied bestehen
zwischen der Anode der dritten Röhre, die noch gezündet hat, und der Anode der vierten
Röhre, die noch nicht gezündet hat. Verfolgt man den Stromkreis, so erkennt man,
daß er wie folgt verläuft: Anode 3o der dritten Röhre, Schaltarm 42 des zweiten
Relaisschalters 3, Schaltarm 44 des dritten Relaisschalters 3, der getrennt ist.
In diesem Zeitpunkt ist die dritte Magnetspule 36 an die Leitung 33 angeschlossen
und wird daher erregt, so daß sie die Arme 42, 43 und 44 des dritten Relaisschalters
3 herabschwenkt.
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Dabei schließt der Relaisschaltarm 43 einen Stromkreis von der Leitung
13 über das dritte Zählwerk 2 und schaltet dieses um eins weiter. Der Schaltarm
42 öffnet sich und der Arm 44 schließt sich. Durch das Öffnen des Schaltarmes
42 wird der Stromkreis von der Anöde 3o der vierten Röhre i, die nicht gezündet
hat, zur nächstfolgenden, d. h. vierten Relaisspule 36 getrennt, so daß diese Spule
unter keinen Umständen erregt werden kann. Anderenfalls könnte möglicherweise das
vierte Zählwerk geschaltet werden. Durch Schließen des Schaltarmes 44 wird die nächstvorhergehende
oder zweite Spule 36 auf dem folgenden Wege kurzgeschlossen, so daß diese auch-
nicht ansprechen und etwa das zweite Zählwerk schalten kann: Linke untere Klemme
der Relaisspule 36, zweite Leitung 37, erste Leitung 47, Kontaktpunkt 41 des dritten
Schalters 3, Schaltarm 44 dieses Schalters, anschließende Leitung 49, Leitung 48,
dritte Leitung 37, zweite Leitung 39 und rechte obere Klemme der zweiten Relaisspule
36. Mithin wird nur ein einziges Zählwerk geschaltet, und zwar dasjenige, das zwischen
der letztgezündeten und der ersten noch nicht gezündeten Röhre liegt, d. h. im vorliegenden
Falle zwischen der dritten Röhre und der vierten. Es ist dieses Zählwerk beim vorliegenden
Beispiel das dritte.
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Das letzte Aggregat zählt sowohl alle in seine Klasse fallenden Prüflinge
als auch die Prüflinge, deren Meßwert über die betreffende Klasse hinausgeht. Die
links liegende Röhre i, also die erste Röhre, zündet jedesmal, wenn der Schalter
5a geschlossen wird. Der Umstand, daß am äußersten rechten Ende keine gasgefüllte
Röhre vorhanden ist, entspricht der Anordnung einer niemals zündenden Röhre.
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Wie bereits erwähnt, wird der Schalter 52 durch das Aggregat 56 mit
der lichtelektrischen Zelle geschaltet. Solange diese Zelle 57 von der Lichtquelle
6o aus belichtet wird, hat sie einen verhältnismäßig kleinen Widerstand. Werden
aber die Lichtstrahlen durch den die Prüfmaschine verlassenden Prüfling abgeschirmt,
so fließt kein Strom mehr durch die Zelle. Infolgedessen wird der Kondensator 64
entladen und die Gitterspannung der Röhre 63 hinreichend erhöht, um die Röhre 63
stromdurchlässig zu machen. Dadurch wird das Relais erregt. Dieses Relais 58 spricht
nur an, wenn der Strom eine bestimmte Schwelle überschreitet. Da es für gewöhnlieh
stromlos ist, wird es beim Entladen des Kondensators erregt und schließt dann den
Schaltarm 54. Bei der Entladung des Kondensators 64 nimmt die Spannung am Gitter
der Röhre 63 aber ab und erreicht dabei einen Wert, bei welchem der Erregungsstrom
des Relais 58 unter dessen Empfindlichkeitsschwelle sinkt. Infolgedessen öffnet
sich der Schalter 54.
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Wie sich also aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, ermöglicht
das Gerät selbsttätig die Sortierung und Zählung einer beliebigen, veränderlichen
Größe für eine bestimmte Zahl von Klassen, Gruppen oder Kategorien.
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Im Bedarfsfalle kann statt der Zählwerke oder zusätzlich zu diesen
je eine Sortierweiche vorgesehen werden, damit man die Prüflinge je nach ihrer Klassenzugehörigkeit
selbsttätig in getrennte Sortierfächer wandern lassen kann.