DD248185A1 - TOUCH-FREE DISTANCE MEASUREMENT WITH TEMPERATURE COMPENSATION OF THE MEASUREMENT TRANSMITTER BY A TOOLING DEVICE - Google Patents

Abstract

Die Messeinrichtung dient der beruehrungslosen Messung von Abstaenden mit einer digitalen Zaehleinrichtung als Auswerteschaltung. Die Erfindung beinhaltet den Einsatz eines digitalen Vor-Rueckwaertszaehlers, wodurch eine Temperaturkompensation des Aufnehmers erreicht wird. Weiterhin ist der Vor-Rueckwaertszaehler voreinstellbar, was der leichten Einstellbarkeit eines durch einen digitalen Nullkompensator signalisierten Sollabstandes dient. Die Messeinrichtung kann zur Spaltmessung bei elektrochemischen Bearbeitungsverfahren angewendet werden, insbesondere zur Abschaltung der Bearbeitung bei Erreichen eines Sollmasses.The measuring device is used for contactless measurement of distances with a digital counting device as an evaluation circuit. The invention involves the use of a digital back-to-back counter, whereby temperature compensation of the pick-up is achieved. Furthermore, the Vor-backward counter is preset, which is the easy adjustability of a signaled by a digital zero compensator setpoint distance. The measuring device can be used for gap measurement in electrochemical machining processes, in particular for switching off the machining upon reaching a desired dimension.

Description

Werkzeugelektrode 2, welche annähernd gleich der Temperatur des Werkstückes 1 ist, mit ausgewertet. Der zu messende Spalt s und der Luftspalt der Kompensationsspule 4 sollen etwa gleich sein.Tool electrode 2, which is approximately equal to the temperature of the workpiece 1, evaluated. The gap s to be measured and the air gap of the compensation coil 4 should be approximately equal.

In der Meßanordnung für die berührungslose Spaltmessung (Fig.2) sind die Meßspule 3 und die Kompensationsspule 4 die jeweils frequenzbestimmenden Induktivitäten der Oszillatoren 6 und 7. Die Oszillatorausgangssignale f| und f₂ (Rechteckschwingungen) werden vom Meßfühler der Auswerteschaltung mittels einer Meßwertübertragungseinrichtung 8 zugeführt. Die Auswerteschaltung besteht aus einem voreinstellbaren digitalen Vor- und Rückwärtszähler 9. Die Zeitintervalle werden durch eine Zeitbasis 10 (z.B. Quarzzeitbasis) festgelegt. Der Meßablauf wird durch eine Ablaufsteuerung 11 festgelegt. Ein Meßzyklus läuft wie folgt ab (Fig. 3): Zum Zeitpunkt t_owird dervoreingestelllte Digitalwert N_vim Vor-Rückwärtszähler9 als Anfangswert geladen. Der Vor-und Rückwärtszähler 9 zählt die vom Kompensationsoszillator kommenden Impulse der Frequenz f₂ im Zeitintervall T1 vorwärts. Die Frequenz f₂ ist von der Temperatur θ des Aufnehmers abhängig, da sie durch die Kompensationsspule 4festgelegt ist. Nach Ablauf des Zeitintervalls T1 wird der Vor-und Rückwärtszähler 9 auf Rückwärtszählen geschaltet und zählt im Zeitintervall T2die Impulse der Frequenz f, rückwärts. Das Zeitintervall T2 ist gleich T1. Die Frequenz f, ist abhängig vom zu messenden Spalts und der Temperatur θ der Anordnung. Nach der Vor-und Rückwärtszählung sind die von der Temperatur abhängigen Anteile der Frequenzen kompensiert, da sie einmal vorwärts und danach rückwärts gezählt wurden. Während der Bearbeitung eines Werkstückes 1 vergrößert sich der Spalt s, und der aktuelle Zählerstand nach Abschluß eines Zeitintervalls T 2 verringert sich. Das Erreichen des Sol Ispaltes wird durch einen digitalen Nullkomparator 12 erfaßt (Zeitpunkt t_A). Dieser liefert ein Ausgangssignal, wenn nach Abschluß des Zeitintervalls T2 der Zählerstand des Vor-und Rückwärtszählers S O ist. Das Signal löst die Beendigung der elektrochemischen Bearbeitung aus. Die Eichung für den Sollspalt erfolgt durch die Voreinstellung des Vor- und Rückwärtszählers mit eingespanntem Eichwerkstück. Während der gesamten Bearbeitung kann der aktuelle Meßwert des Spaltes s verfolgt werden, indem nach Abschluß des Zeitintervalls T2 der Zählerstand des Vor- und Rückwärtszählers 9 angezeigt bzw. ausgewertet wird. Durch die Rotation der Werkzeugelektrode erfolgt eine Mittelwertbildung des Spaltes innerhalb der zu honenden Bohrung. Durch die Auswertung des Zählerstandes des Vor-und Rückwärtszählers dient die Einrichtung auch zur berührungslosen Abstandsmessung mit digitalem Ausgangssignal.In the measuring arrangement for non-contact gap measurement (FIG. 2), the measuring coil 3 and the compensation coil 4 are the respective frequency-determining inductances of the oscillators 6 and 7. The oscillator output signals f | and f ₂ (square waves) are supplied from the sensor of the evaluation by means of a Meßwertübertragungseinrichtung 8. The evaluation circuit consists of a presettable digital forward and backward counter 9. The time intervals are determined by a time base 10 (eg quartz time base). The measuring sequence is determined by a sequence controller 11. A measuring cycle proceeds as follows (Figure 3): At time t _o , the preset digital value N _v is loaded in the up-down counter 9 as an initial value. The up and down counter 9 counts the coming of the compensation oscillator pulses of frequency f ₂ in the time interval T1 forward. The frequency f ₂ is dependent on the temperature θ of the pickup, since it is determined by the compensation coil 4. After expiration of the time interval T1 of the up and down counter 9 is switched to count down and counts in the time interval T2, the pulses of the frequency f, backwards. The time interval T2 is equal to T1. The frequency f, is dependent on the gap to be measured and the temperature θ of the arrangement. After counting forwards and backwards, the temperature-dependent parts of the frequencies are compensated, since they were counted once forward and then backwards. During the machining of a workpiece 1, the gap s increases, and the current count after completion of a time interval T 2 decreases. The achievement of the sol Ispaltes is detected by a digital zero comparator 12 (time t _A ). This provides an output signal when, after completion of the time interval T2, the count of the up and down counter is SO. The signal triggers the termination of the electrochemical machining. The calibration for the nominal gap is done by presetting the forward and backward counter with clamped calibration workpiece. During the entire processing of the current measured value of the gap s can be followed by the counter reading of the forward and backward counter 9 is displayed or evaluated after completion of the time interval T2. Due to the rotation of the tool electrode, an averaging of the gap takes place within the hole to be honed. By evaluating the count of the up and down counter, the device also serves for non-contact distance measurement with digital output signal.

Claims (3)

1. Verfahren zur berührungslosen Messung eines Abstandes s, gekennzeichnet dadurch, daß zwei Spulen (3) und (4) des Meßaufnehmers frequenzbestimmende Elemente von Schwingkreisen sind und die zur Temperaturkompensation dienende Spule (4) einen konstanten Luftspalt besitzt, der näherungsweise gleich dem zu messenden Abstand s ist.1. A method for non-contact measurement of a distance s, characterized in that two coils (3) and (4) of the transducer are frequency-determining elements of resonant circuits and serving for temperature compensation coil (4) has a constant air gap, which is approximately equal to the measured Distance s is. 2. Verfahren zur berührungslosen Messung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Auswertung der Messung ein digitaler Vor- und Rückwärtszähler (9) benutzt wird.2. A method for contactless measurement according to claim 1, characterized in that a digital forward and backward counter (9) is used to evaluate the measurement. 3. Verfahren zur berührungslosen Messung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Vor- und Rückwärtszähler (9) digital voreinstellbar ist und so ein durch einen Nullkomparator (12) signalisierter Sollwert des Abstandes durch die Voreinstellung einfach geändert werden kann.3. A method for non-contact measurement according to claim 2, characterized in that the up and down counter (9) is digitally preset and so by a zero comparator (12) signaled setpoint of the distance can be easily changed by the default. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren mit Temperaturkompensation des Aufnehmers, insbesondere zur berührungslosen Messung des Spaltes zwischen Werkzeugelektrode und Werkstück bei elektrochemischen Metallbearbeitungsverfahren.The invention relates to a measuring method with temperature compensation of the pick-up, in particular for non-contact measurement of the gap between the tool electrode and the workpiece in electrochemical metal working methods. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Es ist bekannt, Abstände berührungslos zu messen, indem der Luftspalt eines magnetischen Kreises verändert wird. Die Auswertung wird dabei mit Brücken- oder Oszillatorschaltungen vorgenommen. Weiterhin ist bekannt, bei der berührungslosen Messung des Spaltes bei elektrochemischen Bearbeitungsanlagen eine Temperaturkompensation mit Hilfe einer zweiten Induktivität in einer Brückenschaltung durchzuführen. Die Induktivität zur Kompensation befindet sich dabei gegenüber der zur Messung nach hinten versetzt, um ein Meßsignal zur Auswertung zu erhalten. Die Übertragung der Meßsignale ist dabei jedoch schwierig und Störeinflüssen unterworfen, besonders dann, wenn der Aufnehmer in eine rotierende Anordnung eingebaut werden soll.It is known to measure distances without contact by the air gap of a magnetic circuit is changed. The evaluation is carried out with bridge or oscillator circuits. Furthermore, it is known to carry out a temperature compensation with the aid of a second inductance in a bridge circuit in the non-contact measurement of the gap in electrochemical processing plants. The inductance for compensation is opposite to the offset to the measurement in order to obtain a measurement signal for evaluation. However, the transmission of the measuring signals is difficult and subject to interference, especially when the transducer is to be installed in a rotating arrangement. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, ein Meßverfahren zu schaffen, welches eine leichte Einstellbarkeit und Veränderbarkeit eines Abschaltpunktes bei einem bestimmten Sollabstand gewährleistet und dabei in einem weiten Temperaturbereich arbeitsfähig ist.The aim of the invention is to provide a measuring method which ensures easy adjustability and variability of a cut-off point at a certain nominal distance while being able to operate in a wide temperature range. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Frequenzänderungen zweier Oszillatoren, deren frequenzbestimmende Elemente eine Meßspule und eine Kompensationsspule sind, mit einem Vor- und Rückwärtszähler ausgewertet werden. In zwei Zeitintervailen werden einmal die Schwingungen des Oszillators mit Kompensationsspule in eine Zählrichtung des Vor-und Rückwärtszählers und danach die Schv^ngungen des Oszillators mit Meßspule in die andere Zählrichtung-des Vor-und Rückwärtszählers gezählt. Der Temperatureinfluß auf die gesamte Meßanordnung wird durch die Vor- und Rückwärtszählung kompensiert, da beide Spulen die gleiche Temperatur haben und der magnetische Rückschluß für die Meßspule das Werkstück und für die Kompensationsspule das Werkzeug der Bearbeitungseinrichtung darstellt, welche annähernd die gleiche Temperatur haben. Dadurch, daß der digitale Vor-Rückwärtszähler voreinstellbar ist, kann über die Voreinstellung eine einfache Einstellung eines Sollabstandes mit Hilfe eines Eichmaßes erfolgen.Oas Erreichen des Sollabstandes wird dabei durch den Nulldurchgang des digitalen Vor- und Rückwärtszählers signalisiert. Der Zählerstand nach Ablauf der zwei Zeitintervalle repräsentiert den aktuellen Abstand gegenüber dem Eichmaß.The essence of the invention is that the frequency changes of two oscillators whose frequency-determining elements are a measuring coil and a compensation coil are evaluated with a forward and backward counter. In two time intervals, once the oscillations of the compensating coil oscillator are counted in one counting direction of the up and down counter and then the oscillations of the oscillator with measuring coil in the other counting direction of the up and down counter. The influence of temperature on the entire measuring arrangement is compensated by counting up and down, since both coils have the same temperature and the magnetic yoke for the measuring coil represents the workpiece and for the compensation coil the tool of the processing device, which have approximately the same temperature. Due to the fact that the digital up / down counter can be preset, a preset distance can be easily set by means of a calibration standard via the default setting. The reaching of the setpoint distance is signaled by the zero crossing of the digital forward and backward counter. The count after expiration of the two time intervals represents the current distance compared to the standard. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show Fig. 1: Werkzeugelektrode mit Meß- und Kompensationsspule,
Fig. 2: Blockschaltbild der Meßanordnung,
Fig.3: Zeitdiagramm zum Meßablauf.1: tool electrode with measuring and compensation coil,
2 shows a block diagram of the measuring arrangement,
Fig.3: Timing diagram for the measurement process. In einer Werkzeugelektrode 2 zum elektrochemischen Honen von Bohrungen befindet sich eine Meßspule 3, deren Induktivität sich bei Änderung des zu messenden Spaltessebenfalls ändert (Fig. 1). Der magnetische Rückschluß der Meßspule 3 erfolgt durch das Werkstück 1. Weiterhin befindet sich in der Werkzeugelektrode 2 eine Kompensationsspule 4, die einen durch die Isolierschicht 5 festgelegten nichtferromagnetischen Spalt hat. Der magnetische Rückschluß dieser Spule wird durch die Werkzeugelektrode 2 realisiert. Dadurch wird zur Temperaturkompensation des Meßwertaufnehmers die Temperatur derIn a tool electrode 2 for the electrochemical honing of bores, there is a measuring coil 3, the inductance of which changes as the gap subsidence changes (FIG. 1). The magnetic inference of the measuring coil 3 is carried by the workpiece 1. Furthermore, located in the tool electrode 2, a compensation coil 4, which has a fixed by the insulating layer 5 non-ferromagnetic gap. The magnetic return of this coil is realized by the tool electrode 2. As a result, for the temperature compensation of the transducer, the temperature of the