DD231117A1 - ARRANGEMENT FOR THE POSITION DETERMINATION OF CIRCULAR LEVEL CIRCULAR AGGREGATES - 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. 2The invention relates to the exact position determination of circulating in a vertical plane aggregates as a prerequisite for a position-dependent process control. Their goal is to improve the quality of the work to be done by rotating equipment. The task is to determine in sufficient fineness on the full circle defined circulation positions in different direction of rotation and deliver as suitable for automatic process control signal. It proposes an arrangement in which an incremental rotary encoder is coupled with a damped gravity pendulum and in an electronic evaluation circuit of the pulses of two phase-shifted pulse trains of the encoder determines the respective circulation position and delivered in binary coding. The invention is used in particular for controlling the rotational speed and other parameters as well as for the tracking of seams in automatically operating pipe circulating welding machines. FIG. 2 shows the block diagram for the position-dependent control of the rotational speed. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft die Positionsbestimmung von in senkrechter oder annähernd senkrechter Ebene umlaufenden Arbeitsgeräten, deren Prozeßparameter von der aktuellen Umlaufposition abhängig sind.The invention relates to the position determination of rotating in a vertical or approximately vertical plane work equipment whose process parameters are dependent on the current circulation position.

Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Steuerung der Schweißparameter und der Nahtnachführung von automatisch arbeitenden Rohrumlaufschweißgeräten.The preferred field of application is the control of the welding parameters and the seam tracking of automatically operating tube circulating welding machines.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.For determining the position of circulation welding devices, a device is known in which a mercury bead passes as a result of changes in position arranged annular contact pairs and emits a position information corresponding to the respective closed contact pair. This device meets the requirements for the control of the welding parameters in a division of the full circle in four different welding positions. Due to the finite size of the mercury bead, a considerably finer subdivision required for automatic welding processes causes a considerable enlargement of the device if the danger of switching a plurality of pairs of contacts, which leads to false control, is to be excluded. A differentiation of the welding parameters within the four different welding positions can only be achieved by a manual readjustment, which is unsustainable, especially with automatically operating systems. An automatic seam tracking of the welding head according to the TEACH-IN method can not be realized with the known solution.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Sicherung der Qualität der von automatisch umlaufenden Geräten auszuführenden Arbeiten durch optimale Anpassung der Prozeßparameter an die jeweilige Umlaufposition.The aim of the invention is to ensure the quality of the work to be performed by automatically rotating equipment by optimally adapting the process parameters to the respective circulation position.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to enable the unambiguous determination of the required fineness on a full circle circulating positions at different circulation direction of the unit and to provide a suitable signal for an automatic process control signal for the circulating position.

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.According to the invention the object is achieved by an arrangement which consists essentially of a coupled with a damped gravity pendulum incremental rotary encoder and an electronic evaluation circuit in which from the rotary encoder due to change in position of the pulse delivered pulses of two mutually phase-shifted pulse trains a binary coded signal for the respective circulating position is won.

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.The caused by vertical position of the pendulum at change in position of the unit rotation angle deflection between the rotor and stator of the rotary encoder is expressed as a count of the traversed angle increments of a defined starting position, depending on the determined by linking the two pulse trains rotation either forward from zero to the number of all Increments or is counted from this backwards to zero.

Das so gewonnene Signal in binärcodierter Form wird der Prozeßsteuerung des Aggregats als Eingangsgröße bereitgestellt.The signal thus obtained in binary-coded form is provided to the process control of the aggregate as an input.

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.By damping the gravitational pendulum a deflection of which from the vertical position due to non-uniform movement of the unit or other causes and thus a misidentification of the real circulation position is prevented.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel zur positionsabhängigen Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit eines automatisch arbeitenden Rohrumlaufschweißgerätes beschrieben werden.The invention will be described below with reference to an embodiment for position-dependent control of the rotational speed of an automatic tube circulating welding machine.

In beiliegender Zeichnung zeigenShow in enclosed drawing

Figur 1 — die Anordnung von Drehwinkelgeber und Schwerkraftpendel undFigure 1 - the arrangement of rotary encoder and gravity pendulum and

Figur 2 — das Blockschaltbild für die positionsabhängige Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit.Figure 2 - the block diagram for the position-dependent control of the rotational speed.

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.At not shown tooth cross of the rotary welder, which is in engagement with the pinion on the drive shaft of the circulating motor 10, the rotary encoder 1 via the cover 4 and the flange 3 of the provided with an oil filling 5 pendulum housing is attached. The gravity pendulum 2 is connected to the shaft of the rotary encoder. The outputs of the rotary encoder are applied to the pulse evaluator 6, the essential parts of which are a direction discriminator and a counter and which outputs its output signals to the computer 7. The computer 7 is connected to the likewise attached to the sprocket limit switches and outputs its output signals via the digital-to-analog converter 8 to the controller 9 from. Another output leads from the computer 7 to the pulse evaluator 6 back.

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.From the drive controller 9, the rotary motor 10 is driven directly. In the event of a change in position of the welding unit fastened to the revolving ring gear, the stator of the rotary encoder 1 is also changed in its position relative to the rotor connected to the pendulum 2 following the force of gravity. By the oil filling 5 in the pendulum housing is ensured that the pendulum does not oscillate even with jerky movements of the circulating device from the vertical position.

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.Corresponding to the continuous angle increments of the determined by the limit switch 11 output and end position pulses in two pulse trains with the same pulse repetition frequency, which have an asymmetrical phase shift to each other, issued.

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 GesamtzahlIn the direction discriminator of the pulse evaluator 6, both pulse trains are tapped in such a phase position in which various signals are generated from their combination in different directions of rotation, in the downstream counter either an upcounting of zero or down counting the pulses of a pulse train of the total

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.all angle increments, which is determined constructively by the rotary encoder used causes. Zeroing of the counter or setting to the total number of angle increments is initiated by the computer, which in turn receives a signal from the limit switch.

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.The respective circulating position determined in this way in the counter is applied to the computer as a binary-coded expression, which also outputs the assigned circulating speed as a binary-coded expression on the basis of the prescribed program. In the downstream digital-to-analog converter 8, this signal is converted into a DC voltage proportional to the required motor voltage, which is used in the drive regulator 9 as a reference variable for speed control of the rotary motor 10. The independent of the calculator determining the respective position of the device in defined circulation positions is advantageous, as well as independent of the control program orbital movements in any direction, eg adjustment by hand, is secured at startup of the automatic control that the real position and the corresponding Process parameters are assigned.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: 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.Arrangement for determining the position of units rotating in a vertical plane, characterized in that the pulses emitted as a result of a change in position of the unit from an incremental rotary encoder coupled with a damped pendulum are evaluated in an electronic circuit and a binary coded signal derived therefrom the respective circulation position is provided for further use. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings