DE2921989A1 - Ejector nozzle supply pressure fluctuation compensation - by dividing measurement pressure signal by supply pressure signal to produce independent output - Google Patents

Ejector nozzle supply pressure fluctuation compensation - by dividing measurement pressure signal by supply pressure signal to produce independent output

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Abstract

A device for compensation of supply press fluctuations for distance measurement nozzles in nozzle-deflector plate systems for workpiece position measurement enables any number of balances to be performed without using reference nozzles. This enables automatic rapid balancing without additional air consumption. The measurement nozzle is an ejector nozzle whose output press versus distance characteristics for different supply press. intersect at a point on the distance axis, ie. at zero output press. The output and supply press. are each monitored by a pneumatic-to-electronic analogue tranducer. The output press. transducer signal is divided by the supply press. transducer signal to produce an output signal independent of supply press. The characteristic intersection point is adjusted by varying the relative dimensions of the measurement and supply nozzles.

Description

Einrichtungen zur Kompensatipn von Facilities to compensate for

Versorgungsdruckschwankungen bei einer Meßdüse zur Abstandsmessung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation von Versorgungsschwankungen bei einer Meßdüse zur Abstandsmessung nach dem Düse-Prallplatten-Prinzip. Supply pressure fluctuations in a measuring nozzle for distance measurement The invention relates to a device for compensating for fluctuations in supply with a measuring nozzle for distance measurement according to the nozzle-flapper principle.

Bei Abstandsmessungen nach diesem Prinzip wirken sich während der Messung auftretende Änderungen des Versorgungsdruckes der Meßdüse auf den Druck an deren Meßausgang aus und fälschen damit das Meßergebnis. Zur Ausschaltung dieses Fehlers sind Kompensationseinrichtungen erforderlich.In the case of distance measurements according to this principle, the Measurement of changes in the supply pressure of the measuring nozzle to the pressure at their measurement output and thus falsify the measurement result. To turn this off Compensation devices are required for errors.

Bekannte Einrichtungen dieser Art kompensieren die Versorgungsdruckschwankungen mit einer Brückenschaltung zwischen der Meßdüse und mindestens einer Referenzdüse. Eine solche Brückenschaltung mit mehreren Referenzdüsen ist in der Figur 1 dargestellt. Eine Brückenschaltung mit mehreren Referenzdüsen ist dann erforderlich, wenn mit der Abstandsmessung festgestellt werden soll, ob ein Werkstück in den vorgeschriebenen Toleranzgrenzen liegt und dabei als Auswahltoleranzen mehrere Maßgrenzen festgelegt sind. Dies bedeutet, daß in t:r Brückenschaltung jeder Maßgrenze eine Referenzdüse zugeordnet werden muß. Die Referenzdüsen bedingen minen größeren baulichen Aufwand, einen größeren Luftverbrauch und eine Verlängerungfder Druckanstiegszeit.Known devices of this type compensate for the supply pressure fluctuations with a bridge circuit between the measuring nozzle and at least one reference nozzle. Such a bridge circuit with several reference nozzles is shown in FIG. A bridge circuit with several reference nozzles is required if with the distance measurement is to determine whether a workpiece is in the prescribed Tolerance limits lies and thereby set several dimensional limits as selection tolerances are. This means that in t: r bridge circuit each dimensional limit has a reference nozzle must be assigned. The reference nozzles require major construction work, greater air consumption and an increase in pressure rise time.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kompensationseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die beliebig viele Abgleiche ermöglicht, ohne daß hierzu Referenzdüsen mit ihren vorstehend genannten Nachteilen erforderlich sind. Der Abgleich soll somit automatisch, mit guten Zeitverhalten und ohne zusätzlichen Luftverbrauch erfolgen.The invention is therefore based on the object of a compensation device of the type mentioned at the beginning, which allows any number of comparisons, without reference nozzles with their disadvantages mentioned above required are. The comparison should therefore be automatic, with good timing and take place without additional air consumption.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß durch die gemeinsame Anwendung der im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale. Spezielle Ausbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.This problem is solved according to the invention by the common Application of the features contained in the characterizing part of claim 1. Specific Developments of the invention are given in claims 2 and 3.

Eine Ejektordüse gemäß der Erfindung besteht aus einer Vordüse mit zylindrischer Bohrung, die sich plötzlich zu der innen ebenfalls zylindrischen Meßdüse erweitert Der den Meßdruck liefernde Ausgangskanal liegt in der Meßdüse unmittelbar an der Erweiterung. Der Vordüse wird der Versorgungsdruck zugeführt. Der Ausgangsdruck PA einer solchen Ejektrordüse ist stets ein Unterdruck. Er fällt mit wachsendem Objektabstand x von der DüsenmUndung etwa linear ab.An ejector nozzle according to the invention consists of a pre-nozzle with cylindrical bore, which suddenly becomes the measuring nozzle, which is also cylindrical inside expanded The output channel supplying the measuring pressure is located directly in the measuring nozzle at the extension. The supply pressure is fed to the pre-nozzle. The outlet pressure PA of such an ejector nozzle is always a negative pressure. It falls with growing Object distance x from the nozzle orifice decreases approximately linearly.

Die bei unterschiedlichen Versorgungsdrücken Pv aufgenommenen Kennlinie schneiden sich in einem Punkt. Durch besondere Maßnahmen, z.B. spezielle Bemessung der Durchmesser von Vordüse und Meßdüse sowie der Länge der Meßdüse kann erreicht werden, daß sich die Kennlinien bei dem Wert PA gleich Null schneiden. Diese Lage des Kennlinienschnittpunktes ist Voraussetzung dafür, daß durch Bildung des Quotienten PA:PV von Ausgangsdruck und Versorgungsdruck ein Kennlinienverlauf erzielt wird, der vom Versorgungsdruck nahezu unabhängig ist.The characteristic curve recorded at different supply pressures Pv intersect at one point. Through special measures, e.g. special dimensioning the diameter of the pre-nozzle and measuring nozzle and the length of the measuring nozzle can be reached be that the characteristics intersect at the value PA equal to zero. This location of the intersection of the characteristic curve is a prerequisite for the formation of the quotient PA: PV a characteristic curve is achieved from outlet pressure and supply pressure, which is almost independent of the supply pressure.

Die Bildung des Quotienten erfolgt zweckmäßig dadurch, daß der Versorgungsdruck und der Ausgangsdruck je einem analogen pneumatisch-elektronischen Meßwertumformer zugeführt werden, deren Ausgänge an einen Dividierbaustein angeschlossen sind In Verbindung mit dieser Schaltung kann eireder Verschiebung des Kennlinienschnittpunktes durch Variation der Dü-.The quotient is expediently formed by the supply pressure and the output pressure each to an analogue pneumatic-electronic measuring transducer are supplied, the outputs of which are connected to a dividing module In Connection with this circuit can shift the intersection of the characteristic curve by varying the Dü-.

sengeometrie äquivalente Wirkung auch dadurch erzielt werden, daß zu den Ausgangssignalen der Umformer eine Gleichspannung addiert wird, die den Schnittpunkt der Kennlinien so verschiebt, daß der Quotient PA:PV im Schnittpunkt gleich Null Volt ist.Sengeometrie equivalent effect can also be achieved in that A DC voltage is added to the output signals of the converter, which is the point of intersection shifts the characteristic curves in such a way that the quotient PA: PV equals zero at the point of intersection Volts is.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen und Diagramme beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine herkömmliche Brückenschaltung zur Kompensation von Versorgungsdruckschwankungen, Figur 2 eine Ejektordüse im Schnitt, Figur 3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Kompensationseinrichtung, Figur 4 ein Kennliniendiagramm einer bisher üblichen Meßdüse, Figur 5 ein Kennliniendiagramm einer erf indungsgemäßen Ejektordüse, Figur 6 und Figur 7 Meßergebnisse, Figur 8 eine Mehrfach-Triggerschaltung.Below is an embodiment of the invention with reference to the drawings and diagrams. They show: FIG. 1 a conventional bridge circuit to compensate for fluctuations in supply pressure, FIG. 2 an ejector nozzle in section, FIG. 3 shows a circuit diagram of a compensation device according to the invention, FIG. 4 a characteristic diagram of a previously customary measuring nozzle, FIG. 5 a characteristic diagram an ejector nozzle according to the invention, FIG. 6 and FIG. 7 measurement results, FIG. 8 a multiple trigger circuit.

Figur 1 zeigt eine herkömmliche Brückenschaltung zur Auswahlmessung mit mehreren Toleranzgrenzen des Werkstücks W, bei dem für jede Toleranzgrenze eine Referenzdüse R1 bis R3 eine Abgleichschraube S1 bis Sa vorgesehen ist. Der Meßdruck wird zwischen einer Vordüse VB und der Meßdüse ß abgegriffen und über einen Differenzdruckmesser Di1 bis D13 mit dem zwischen den Vordüsen VR1 bis VR3 und den Referenzdüsen R1 bis R3 abgegriffenen Referenzdruck verglichen Die Versorgung erfolgt von der Versorgungsdruckquelle PvO Der in der Figur 2 dargestellten, bei der Erfindung verwendeten Ejektordüse 1 wird der Versorgungsdruck pV über eine Eintrittsbohrung B zugeführt. Diese Bohrung führt in die Vordüse V, die den Durchmesser d aufweist, an die Vor düse V schließt sich mit einer plötzlichen Erweiterung die ebenfalls zylindrische Meßdüse M mit dem Durchmesser D an.FIG. 1 shows a conventional bridge circuit for selection measurement with several tolerance limits of the workpiece W, in which one for each tolerance limit Reference nozzle R1 to R3 an adjustment screw S1 to Sa is provided. The measuring pressure is tapped between a pre-nozzle VB and the measuring nozzle ß and via a differential pressure meter Di1 to D13 with the one between the pre-nozzles VR1 to VR3 and the reference nozzles R1 to R3 tapped reference pressure compared The supply comes from the supply pressure source PvO The one shown in FIG. 2 used in the invention The supply pressure pV is fed to the ejector nozzle 1 via an inlet bore B. This hole leads into the pre-nozzle V, which has the diameter d, to the pre nozzle V closes with a sudden widening the likewise cylindrical Measuring nozzle M with diameter D.

Die Länge der Meßdüse ist mit L bezeichnet. Der Abstand der Meßdüsenmündung von einem als Prallplatte wirkenden Werkstück ist x.The length of the measuring nozzle is denoted by L. The distance between the measuring nozzle orifice of a workpiece acting as a baffle plate is x.

mß dem Schaltbild nach der Figur 3 wird der als Ejektordüse 1 ausgebildeten Meßdüse der Versorgungsdruck PV von oben zugeführt. Der Ausgangsdruck PA wird der Düse seitlich entnommen. Beide Drücke po und PA werden je einem handelsüblichen, pneumatisch-elektronischen Umformer 2 und 3 zugeführt. An die Ausgänge dieser Umformer ist ein Dividierbaustein 4 angeschlossen, der das Meßsignal PA : Pv liefert.According to the circuit diagram according to FIG. 3, the ejector nozzle 1 is designed Measuring nozzle of the supply pressure PV supplied from above. The outlet pressure PA is the Nozzle removed from the side. Both pressures po and PA are each a commercially available, pneumatic-electronic converters 2 and 3 supplied. At the outputs of these converters a dividing module 4 is connected, which supplies the measurement signal PA: Pv.

In den Figuren 4 und 5 ist der Ausgangsdruck PA in Abhängigkeit vom Abstand x der Prallplatte bzw. des Werkstückes für unterschiedliche Versorgungsdrücke PV1 bis PV3 aufgetragen.In Figures 4 and 5, the output pressure PA is a function of Distance x of the baffle plate or the workpiece for different supply pressures PV1 to PV3 plotted.

Bei Verwendung einer herkömmlichen, in der Figur 4 oben rechts dargestellten Meßdüse ergeben sich für die verschiedenen Versorgungsdrücke Kurven, die überall geschwungen und im Abstand voneinander verlaufen. Sie schneiden sich nicht in einem Punkt auf der x-Achse (PA = 0), was Voraussetzung für die Anwendung der Dividierschaltung ist. Diesen Forderungen entspricht aber der mit einer erfindungsgemäß gestalteten Ejektordüse aufgenommene Kennlinienverlauf.When using a conventional, shown in the figure 4 top right Measuring nozzle results in curves for the various supply pressures, which are everywhere curved and at a distance from each other. They don't cut into one Point on the x-axis (PA = 0), which is a prerequisite for using the divider circuit is. However, these requirements correspond to the one designed according to the invention Characteristic curve recorded by the ejector nozzle.

f Der aus dem Dividierbaustein 4 gewonnene Quotient PA:PV stellt ein durch eine elektrische Spannung ausgedrückte dimensionslose Größe dar und ist daher unabhängig von Versorgungsdruckschwankungen. f The quotient PA: PV obtained from the dividing block 4 represents represents a dimensionless quantity expressed by an electric voltage and is therefore independent of supply pressure fluctuations.

Geht man von einem mathematischen Modell aus, so kann man die Ausgangsdruckcharakteristik vereinfacht als linear ansehen, d.h. bei PV als Parameter erhält man eine Kurvenschar aus Geraden mit negativer Steigung, die sich in einem Punkt schneiden. Bei x = 0 wird PA = pVI da die Düse verschlossen ist und so der volle Versorgungsdruck am Düsenausgang anliegt. Um den Schnittpunkt der Kennlinien auf die x-Achse zu legen, was Voraussetzung für das Dividierverfahren ist, muß die Düsengeometrie, wie oben angegeben, entsprechend gewählt werden oder man bewirkt eine Parallelverschiebung der Kennlinien durch Überlagerung einer Gleichspannung hinter den Umformern .If you start from a mathematical model, you can get the output pressure characteristics Simplified view as linear, i.e. with PV as a parameter you get a family of curves from straight lines with a negative slope that intersect at a point. When x = 0 PA = pVI because the nozzle is closed and so the full supply pressure on Nozzle outlet is present. To place the intersection of the characteristics on the x-axis, what is a prerequisite for the dividing process must be the nozzle geometry, as above specified, selected accordingly or a parallel shift is effected of the characteristics by superimposing a DC voltage behind the converters.

Unter dieser Voraussetzung erhält man: bei x = 0, d.h. PA = PV PA : PV = 1 bei x = x0, d.h. PA = 0 o : PV = 0.With this assumption one obtains: at x = 0, i.e. PA = PV PA : PV = 1 at x = x0, i.e. PA = 0 o: PV = 0.

Die Kennlinie aus dem Quotient ist dann bei allen Versorgungsdrücken eine Gerade zwischen dem Wert 1 und auf der y-Achse (x = 0) und dem Wert x0 auf der x-Achse (PA:pv = 0).The characteristic curve from the quotient is then at all supply pressures a straight line between the value 1 and on the y-axis (x = 0) and the value x0 the x-axis (PA: pv = 0).

Die Figuren 6 und 7 zeigen durch Messung mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung ermittelte Ausgansdruckverläufe (Figur 6) und den durch den Dividierbaustein gebildeten Verlauf des Quotienten PA°Pvo Es ist ersichtlich, das in einem weiten Arbeitsbereich der Quotient bei allen angewendeten Versorgungsdrücken den selben Kurvenverlauf aufweist.Figures 6 and 7 show by measurement with an inventive Device determined output pressure curves (Figure 6) and by the dividing module formed course of the quotient PA ° Pvo It can be seen that in a wide The working range of the quotient is the same for all applied supply pressures Has curve shape.

Das Meßsignal des Dividierbausteines 4 führt auf Vergleicherbaustein 51 bis 5n Diese schalten abhängig von jeweils einer Referenzspannung u1 bis un, mit deren Hilfe sich über Potentiometer die Maßgrenzen einstellen lassen Eine solche Mehrfach-Trigger-Schaltung ist in der Figur 8 dargestellt.The measuring signal of the dividing module 4 leads to the comparator module 51 to 5n These switch depending on a reference voltage u1 to un, with the help of which the dimensional limits can be set via potentiometers Multiple trigger circuit is shown in FIG.

Sie kann zOBo die verschiedenen Weichen einer Sortiereinrichtung schalten.It can switch the various points of a sorting device at zOBo.

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h e s9 Einrichtung zur Kompensation von Versorgungsdruckschwankungen bei Mcßdüsen zur Abstandsmessung nach dem Düse-Prallplatten-Prinzip, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Meßdüse eine Ejektordüse (1) ist, deren Kennlinien, d.h. die Abhängigkeit des Ausgangsdrucks (PA) vom Abstand (x) mit dem Versorgungsdruck (Pv) als Parameter, sich in einem Punkt (xO) schneiden, b) der Schnittpunkt (xO) der Kennlinien auf der x-Achse (PA = 0) liegt, c) der Versorgungsdruck (Pv) und der Ausgangsdruck (PA) an je einen analogen pneumatisch-elektronischen Umformer (2 bzw. 3) angeschlossen sind, d) den Umformern (2,3) ein Dividierbaustein (4) nachgeschaltet ist, der als Quotient (PA : ein vom Versorgungsdruck (Pv) unabhängiges Meßsignal abgibt. P a t e n t a n s p r ü c h e s9 Device for the compensation of Supply pressure fluctuations with measuring nozzles for distance measurement according to the nozzle-flapper principle, characterized in that a) the measuring nozzle is an ejector nozzle (1), the characteristics of which i.e. the dependence of the outlet pressure (PA) on the distance (x) with the supply pressure (Pv) as a parameter, intersect at a point (xO), b) the point of intersection (xO) of the characteristics lies on the x-axis (PA = 0), c) the supply pressure (Pv) and the output pressure (PA) to one analog pneumatic-electronic converter each (2 or 3) are connected, d) the converters (2,3) are followed by a dividing module (4) is the quotient (PA: a measurement signal that is independent of the supply pressure (Pv) gives away. 2 Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektordüse (1) durch entsprechende Bemessung des Durchmessers (d) der Vordüse (V), des Durchmessers (D) und der Länge (L) der Meßdüse (M) so gestaltet ist, daß sich die Kennlinien auf der x-Achse (PA = 0) schneiden. 2 device according to claim 1, characterized in that the ejector nozzle (1) by appropriately dimensioning the diameter (d) of the fore-nozzle (V), the diameter (D) and the length (L) of the measuring nozzle (M) is designed so that the characteristics cut on the x-axis (PA = 0). 3 Kompensationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt (xO) der Kennlinien durch Addition einer Gleichspannung hinter den Umformern (2, 3) derart verschoben wird, daß das dem Quotienten (PA : Pv) entsprechende elektrische Signal im Schnittpunkt (xO) gleich Null Volt ist.3 compensation device according to claim 1, characterized in that that the intersection (xO) of the characteristic curves by adding a DC voltage behind the converters (2, 3) is shifted so that the quotient (PA: Pv) corresponding electrical signal at the point of intersection (xO) equals zero volts. 4 Kompensationseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dividierbaustein' (4) eine Mehrfach-Trigger-Schaltung, z.B. für die Betätigung einer Sortiereinrichtung, nachgeschaltet ist.4 compensation device according to claim 1 to 3, characterized in that that the dividing module '(4) has a multiple trigger circuit, e.g. for actuation a sorting device is connected downstream.
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