DD231117A1 - Anordnung zur positionsbestimmung von in senkrechter ebene umlaufenden aggregaten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die exakte Positionsbestimmung von in senkrechter Ebene umlaufenden Aggregaten als Voraussetzung fuer eine positionsabhaengige Prozesssteuerung. Ihr Ziel ist die Verbesserung der Qualitaet der von umlaufenden Geraeten auszufuehrenden Arbeiten. Die Aufgabe besteht darin, in hinreichender Feinheit auf dem Vollkreis definierte Umlaufpositionen bei unterschiedlicher Umlaufrichtung zu ermitteln und als fuer eine automatische Prozesssteuerung geeignetes Signal abzugeben. Vorgeschlagen wird eine Anordnung, bei der ein inkrementaler Drehwinkelgeber mit einem gedaempften Schwerkraftpendel gekoppelt ist und in einer elektronischen Auswerteschaltung aus den Impulsen zweier phasenverschobener Impulsreihen des Gebers die jeweilige Umlaufposition bestimmt und in binaerer Codierung abgegeben wird. Die Erfindung dient insbesondere der Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit und anderer Parameter sowie der Nahtnachfuehrung bei automatisch arbeitenden Rohrumlaufschweissgeraeten. In Figur 2 ist das Blockschaltbild fuer die positionsabhaengige Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit dargestellt. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Positionsbestimmung von in senkrechter oder annähernd senkrechter Ebene umlaufenden Arbeitsgeräten, deren Prozeßparameter von der aktuellen Umlaufposition abhängig sind.

Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Steuerung der Schweißparameter und der Nahtnachführung von automatisch arbeitenden Rohrumlaufschweißgeräten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Lagebestimmung von Umlaufschweißgeräten ist eine Einrichtung bekannt, bei der eine Quecksilberperle infolge Lageveränderung ringförmig angeordnete Kontaktpaare durchläuft und entsprechend dem jeweils geschlossenen Kontaktpaar eine Lageinformation abgibt. Diese Einrichtung genügt den Ansprüchen für die Ansteuerung der Schweißparameter bei einer Einteilung des Vollkreises in vier verschiedene Schweißpositionen. Eine für automatische Schweißverfahren erforderliche, wesentlich feinere Unterteilung bedingt aufgrund der endlichen Größe der Quecksilberperle eine erhebliche Vergrößerung der Einrichtung, wenn die Gefahr des Schaltens mehrerer Kontaktpaare, was zu Fehlsteuerungen führt, ausgeschlossen werden soll. Eine Differenzierung der Schweißparameter innerhalb der vier unterschiedlichen Schweißpositionen ist nur duch eine manuelle Nachregelung zu erreichen, was aber gerade bei automatisch arbeitenden Systemen nicht tragbar ist. Eine automatische Nahtnachführung des Schweißkopfes nach dem TEACH-IN-Verfahren läßt sich mit der bekannten Lösung nicht realisieren.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Sicherung der Qualität der von automatisch umlaufenden Geräten auszuführenden Arbeiten durch optimale Anpassung der Prozeßparameter an die jeweilige Umlaufposition.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eindeutige Bestimmung der in erforderlicher Feinheit auf einem Vollkreis definierten Umlauf Positionen bei unterschiedlicher Umlauf richtung des Aggregats und die Bereitstellung eines für eine automatische Prozeßsteuerung geeigneten Signals für die Umlaufposition zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung gelöst, die im wesentlichen aus einem mit einem gedämpften Schwerkraftpendel gekoppelten inkrementalen Drehwinkelgeber und einer elektronischen Auswerteschaltung besteht, in der aus dem vom Drehwinkelgeber infolge Lageveränderung des Aggregats abgegebenen Impulsen zweier zueinander phasenverschobener Impulsreihen ein binärcodiertes Signal für die jeweilige Umlaufposition gewonnen wird.

Der durch Senkrechtstellung des Pendels bei Lageveränderung des Aggregats bewirkte Drehwinkelausschlag zwischen Rotor und Stator des Drehwinkelgebers wird als Zählwert für die durchlaufenen Winkelinkremente von einer definierten Ausgangsstellung ausgedrückt, wobei in Abhängigkeit von dem durch Verknüpfung der beiden Impulsreihen ermittelten Drehsinn entweder vorwärts von Null bis zur Anzahl aller Inkremente oder von dieser rückwärts bis Null gezählt wird.

Das so gewonnene Signal in binärcodierter Form wird der Prozeßsteuerung des Aggregats als Eingangsgröße bereitgestellt.

Durch Dämpfung des Schwerkraftpendels wird ein Ausschlagen dessen aus der Senkrechtstellung aufgrund ungleichförmiger Bewegung des Aggregats oder anderer Ursachen und damit eine Fehlbestimmung der realen Umlaufposition verhindert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel zur positionsabhängigen Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit eines automatisch arbeitenden Rohrumlaufschweißgerätes beschrieben werden.

In beiliegender Zeichnung zeigen

Figur 1 — die Anordnung von Drehwinkelgeber und Schwerkraftpendel und

Figur 2 — das Blockschaltbild für die positionsabhängige Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit.

Am nichtdargestellten Zahnkreuz des Umlaufschweißgerätes, der mit dem Ritzel an der Antriebswelle des Umlauf motors 10 im Eingriff steht, ist der Drehwinkelgeber 1 über den Deckel 4 und den Flansch 3 des mit einer Ölfüllung 5 versehenen Pendelgehäuses befestigt. Das Schwerkraftpendel 2 ist mit der Welle des Drehwinkelgebers verbunden. Die Ausgänge des Drehwinkelgebers liegen am Impulsauswerter 6 an, dessen wesentliche Teile ein Richtungsdiskriminator und ein Zählwerk sind und der seine Ausgangssignale an den Rechner 7 abgibt. Der Rechner 7 ist mit dem ebenfalls am Zahnkranz befestigten Endschaltern verbunden und gibt seine Ausgangssignale über den Digital-Analog-Umwandler 8 an den Antriebsregler 9 ab. Ein weiterer Ausgang führt vom Rechner 7 zum Impulsauswerter 6 zurück.

Vom Antriebsregler 9 wird der Umlaufmotor 10 unmittelbar angesteuert. Bei Lageveränderung der am umlaufenden Zahnkranz befestigten Schweißeinheit wird auch der Stator des Drehwinkelgebers 1 in seiner Lage gegenüber dem mit dem der Schwerkraft folgenden Pendel 2 verbundenen Rotor verändert. Durch die Ölfüllung 5 im Pendelgehäuse ist gesichert, daß das Pendel auch bei ruckartigen Bewegungen des Umlaufgerätes nicht aus der Senkrechtlage schwingt.

Entsprechend den durchlaufenen Winkelinkrementen von der durch den Endschalter 11 bestimmten Ausgangs- und Endstellung werden Impulse in zwei Impulsreihen mit gleicher Impulsfolgefrequenz, die zueinander eine asymmetrische Phasenverschiebung aufweisen, abgegeben.

Im Richtungsdiskriminator des Impulsauswerters 6 werden beide Impulsreihen in einer solchen Phasenlage abgegriffen, in der aus ihrer Verknüpfung bei verschiedenem Drehsinn auch verschiedene Signale erzeugt werden, die im nachgeschalteten Zählwerk entweder ein Vorwärtszählen von Null oder ein Rückwärtszählen der Impulse einer Impulsreihe von der Gesamtzahl

aller Winkelinkremente, die konstruktiv durch den verwendeten Drehwinkelgeber bestimmt ist, veranlaßt. Das Nullieren des Zählers bzw. das Setzen auf die Gesamtzahl der Winkelinkremente wird durch den Rechner veranlaßt, der seinerseits ein Signal vom Endschalter erhält.

Die auf diese Weise im Zählwerk ermittelte jeweilige Umlaufposition liegt als binärcodierter Ausdruck am Rechner an, der auf der Grundlage des vorgegebenen Programms die zugeordnete Umlaufgeschwindigkeit ebenfalls als binärcodierten Ausdruck abgibt. Im nachgeschalteten Digital-Analog-Umwandler 8 wird dieses Signal in eine der erforderlichen Motorspannung proportionale Gleichspannung umgewandelt, die im Antriebsregier 9 als Führungsgröße zur Drehzahlregelung des Umlaufmotors 10 verwendet wird. Die unabhängig vom Rechner erfolgende Ermittlung der jeweiligen Lage des Gerätes in definierten Umlaufpositionen ist insofern vorteilhaft, wie auch bei vom Steuerprogramm unabhängigen Umlauf bewegungen in beliebiger Richtung, Z. B. Verstellung von Hand, bei Inbetriebnahme der automatischen Steuerung gesichert ist, daß der realen Position auch die entsprechenden Prozeßparameter zugeordnet werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Positionsbestimmung von in senkrechter Ebene umlaufenden Aggregaten, dadurch gekennzeichnet, daß die infolge Lageveränderung des Aggregats von einem mit einem gedämpften Schwerkraftpendel gekoppelten inkrementalen Drehwinkelgeber abgegebenen Impulse zweier in der Phase gegeneinander verschobener Impulsreihen in einer elektronischen Schaltung ausgewertet werden und ein daraus gewonnenes binärcodiertes Signal für die jeweilige Umlaufposition zur weiteren Verwendung bereitgestellt wird.

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