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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine motorgetriebene Spritzgussmaschine mit einer Einspritzvorrichtung,
die durch einen Servo-Motor angetriebenen wird. Insbesondere bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Einstellung
des Null-Punktes für
eine Lastzelle bzw. Kraftmessdose zur Anwendung bei der Detektion
des Druckes, der vorgesehen wird, um ein Steuersystem für den Servo-Motor
zu bilden.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Motorgetriebene Spritzgussmaschinen
sind immer weiter in den letzten Jahren verwendet worden, bei denen
ein Servo-Motor als Ersatz für
eine hydraulische Betätigungsvorrichtung
verwendet wird. Der Betrieb einer solchen Einspritzvorrichtung,
die Servo-Motoren verwendet, kann wie folgt zusammengefasst werden.
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Eine Schnecke bzw. Spindel wird mit
einem Servo-Motor zur Drehung der Schnecke in einem Prozess der
Plastikherstellung bzw. Zumessung gedreht. Die Schnecke bzw. Spindel
ist innerhalb eines Heizzylinders gelegen. Ein Harz wird von einem
Einfülltrichter
zu einem hinteren Teil der Schnecke in dem Heizzylinder gespeist.
Die Drehung der Schnecke schmilzt das Harz und schiebt es vor, und
somit wird eine gewisse zugemessene Menge an Harz zu einem vorderen
Teil des Heizzylinders gespeist. Während dieser Zeit wird die
Schnecke nach hinten gedreht, und zwar aufgrund eines Rückdruckes
des geschmolzenen Harzes, das in dem vorderen Teil des Zylinders
eingeschlossen ist.
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Eine Einspritzwelle ist direkt mit
dem hinteren Endteil der Schnecke verbunden. Die Einspritzwelle
wird drehbar durch eine Druckplatte durch ein Lager getragen. Die
Einspritzwelle wird in axialer Richtung mit einem Servo-Motor für die Einspritzung angetrieben,
der auf der Druckplatte aufgehängten ist.
Die Druckplatte bewegt sich vorwärts
und rückwärts entlang
von Führungsstangen
ansprechend auf den Betrieb des Servo-Motors zur Einspritzung durch
eine Kugelgewindespindel. Der oben erwähnte Rückdruck des geschmolzenen Harzes
wird durch Anwendung einer Kraftmessdose detektiert und wird mit
einer Steuerschleife gesteuert.
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Bei einem Füllprozess wird die Druckplatte mittels
des Antriebs des Servo-Motors
zur Einspritzung vorgeschoben. Der vordere Teil der Schnecke dient
als Kolben, um eine Form mit dem geschmolzenen Harz zu füllen.
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Das geschmolzenen Harz füllt den
Raum innerhalb eines Formhohlraums am Ende des Füllprozesses. An diesem Punkt
wird der Steuerbetriebszustand für
die Vorschubbewegung der Schnecke von einem Betriebszustand für Geschwindigkeitssteuerung
zu einem Betriebszustand zur Drucksteuerung umgeschaltet. Diese
Umschaltung wird als V(Velocity)-P(Pressure)- bzw. G(Geschwindigkeits)-D(Druck)-Umschaltung
bezeichnet und beeinflusst die Qualität des daraus resultierenden
gegossenen Produktes.
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Folgend auf die G-D-Umschaltung darf
sich das Harz innerhalb des Formhohlraums unter einem vorbestimmten
Druck abkühlen.
Dieser Prozess wird als Setzungsprozess bezeichnet. Bei diesem Setzungsprozess
wird der Druck des Harzes in einer Rückkoppelungsschleife gesteuert,
wie bei der oben erwähnten
Rückdrucksteuerung.
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Dann kehrt die Einspritzvorrichtung
zu dem Plastizierungs- und Zumessprozess zurück, der oben dargestellt wurde,
und zwar nach der Vollendung des Setzungsprozesses. Andererseits
führt eine
Klemmvorrichtung einen Auswurfvorgang zum Auswurf eines festen Produktes
aus der Form parallel zu dem Plastizierungs- und Zumessprozess aus.
Der Auswurfvorgang weist das Öffnen
der Form zur Entfernung des festen Produktes aus der Form mittels
eines Auswurfmechanismus auf, und dann das Schließen der
Form für
die zuvor erwähnte
Füllung
mit Harz.
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Bei den Spritzgussmaschinen, die
die Kraftmessdose haben, sei bemerkt, dass ein Nullpunkt für die Kraftmessdose
beim Start der Spritzgussmaschine eingestellt werden muss. Die Einstellung
des Nullpunktes wird beispielsweise wie folgt ausgeführt. Die Schnecke
wird einmal vorgefahren und wird einmal zurückgezogen, um einen durchschnittlichen
Wert der detektierten Werte zu berechnen, die unter Verwendung der
Kraftmessdose während
der Hin- und Herbewegung der Schnecke erhalten wurden. Der durchschnittliche
Wert wird als Nullpunkt für
die Kraftmessdose eingestellt.
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Jedoch sieht das Verfahren, wie es
oben beschrieben wurde, welches auf nur einer Hin- und Herbewegung
der Schnecke für
die Einstellung des Nullpunktes beruht, nicht notwendigerweise einen
genauen Nullpunkt vor. Ein möglicher
Grund dafür
ist, dass ein verfestigtes Harz zufälligerweise zwischen der Schnecke
und dem Heizzylinder während
der einzigen Hin- und Herbewegung der Schnecke vorhanden sein kann,
was die vollständige
Bewegung der Schnecke behindert. Ein weiterer Grund kann aufgrund
von Fremdmaterial vorhanden sein, welches zufälligerweise in einer bewegbaren
Einheit oder in bewegbaren Einheiten eingeschlossen ist, die mechanisch
mit der Schnecke verbunden sind. In den oben beschriebenen Fällen ist
es schwierig, den Rückdruck
mit der Kraftmessdose unter dem Einfluss des verfestigten Harzes
oder des Fremdmaterials zu detektieren. Es kann leicht erwartet
werden, dass ein solches Versagen der Einstellung des genauen Nullpunktes
aus irgendwelchen Gründen,
einschließlich den
oben beschriebenen Gründen,
stark die Qualität eines
daraus resultierenden gegossenen Produktes beeinflusst, welches
in einem darauf folgenden Gussprozess erhalten wird.
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Weiterhin sei hingewiesen auf
EP 0 806 277 A1 welches
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung des Nullpunktes
eines Druckdetektors in einer Spritzgussmaschine beschreibt. Die
Einstellung des Nullpunktes des Druckdetektors wird in einem Zustand
ausgeführt,
in dem äußere Lasten,
die auf den Druckdetektor wirken, vollständig entfernt werden, ohne
einen Ein spritzmechanismus auseinander zu bauen. Eine Vorschubgrenzposition
Qf und eine Rückzugsgrenzposition
Qb einer Schnecke wird detektiert durch Antrieb der Schnecke mit
einer niedrigen Ausgangsgrösse,
um die Zwischenposition Pm zu bestimmen. Durch Bewegung der Schnecke
zu der Zwischenposition Pm wird eine Harzreaktionskraft, die direkt
auf die Schnecke wirkt, vollständig weggenommen.
Eine Hin- und Herbewegung, in der die Amplitude allmählich abnimmt,
wird der Schnecke aufgeprägt,
wodurch ein Leergang verursacht wird, und zwar mit gleichmäßigem Spiel
in der Richtung des Vorschubes und des Zurückziehens, das zwischen einer
Kugelmutter und einer Kugelgewindespindel auftritt. Dann wird die
Einstellung des Nullpunktes der Kraftmessdose in einem Zustand vorgenommenen,
in dem ein Druck, der auf die Kraftmessdose wirkt, vollständig weggenommen
wurde.
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Gemäß der Erfindung ist eine motorgetriebene
Spritzgussmaschine und ein Verfahren zur Einstellung eines Nullpunktes
einer Kraftmessdose in einer Spritzgussmaschine nach Anspruch 1
bzw. Anspruch 6 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den
abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Daher ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur genauen Einstellung eines Nullpunktes
für eine
Kraftmessdose vorzusehen.
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Die vorliegende Erfindung ist auf
eine motorgetriebene Spritzgussmaschine anwendbar, die eine Einspritzvorrichtung
aufweist, die von einem Servo-Motor
angetrieben wird, weiter eine Kraftmessdose zur Anwendung bei der
Detektion eines Druckes eines geschmolzenen Harzes, welches vor
einer Schnecke bevorratet ist, weiter einen Positionsdetektor zur
Detektions einer Position einer Schnecke, und eine Steuervorrichtung
zur Steuerung des Servo-Motors gemäß der detektierten Werte, die
durch die Kraftmessdose und dem Positionsdetektor erhalten wurden.
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Gemäß eines Aspektes der vorliegenden
Erfindung steuert die Steuervorrichtung ansprechend auf einen Befehl
zur Einstellung eines Nullpunktes für die Kraftmessdose den Servo-Motor,
um die Schnecke mehrere Male vorzufahren und zurückzuziehen. Die Steuervorrichtung
berechnet einen durchschnittlichen Wert von mehreren detektierten
Werten, die durch die Kraftmessdose während der Hin- und Herbewegung
der Schnecke detektiert wurden, wodurch der Nullpunkt für die Kraftmessdose
eingestellt wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für
ein vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung sei Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen die Figuren Folgendes darstellen:
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1 eine
Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer motorgetriebenen
Spritzgussmaschine veranschaulicht, auf die die vorliegende Erfindung
angewandt wird; und
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2 eine
Ansicht zur Anwendung bei der Beschreibung eines Verfahrens zur
Einstellung eines Nullpunktes für
eine Kraftmessdose gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Beschreibung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Mit Bezug auf 1 wird eine Konfiguration einer motorgetriebenen
Spritzgussmaschine beschrieben, die eine Einspritzvorrichtung aufweist,
die durch Servo-Motoren betätigt
wird, und zwar zum Zwecke der Erleichterung des Verständnisses
der vorliegenden Erfindung. Die Einspritzvorrichtung dreht eine
Schnecke mittels der Übertragung
einer Drehbewegung eines Servo-Motors
in eine lineare Bewegung durch eine Kugelgewindespindel und einer
Mutter.
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In 1 wird
die Drehung eines Einspritz-Servo-Motors 11 auf eine Kugelgewindespindel 12 übertragen.
Eine Mutter 13 ist an einer Druckplatte 14 befestigt,
so dass sie sich ansprechend auf die Drehung der Kugelgewindespindel 12 nach
vorne und nach hinten bewegt. Die Druckplatte 14 ist entlang
von Führungsstangen 15 und 16 bewegbar,
die an einem (nicht gezeigten) Grundrahmen festgelegt sind. Die
Hin- und Herbewegung der Druckplatte 14 wird auf eine Schnecke 20 über ein
Lager 17, eine Kraftmessdose 18 und eine Einspritzwelle 19 übertragen.
Die Schnecke 20 ist innerhalb eines Heizzylinders 21 positioniert,
so dass sie drehbar ist und in axialer Richtung bewegbar ist. Der
Heizzylinder 21 entsprechend dem hinteren Teil der Schnecke 20 ist mit
einem Einfülltrichter
versehen, um ein Harz einzuspeisen. Die Drehbewegung eines Servo-Motors 24 für die Drehung
der Schnecke wird auf die Einspritzwelle 19 über ein
Kupplungsglied 23 übertragen,
welches beispielsweise aus einem Riemen und einer Rolle bzw. Riemenscheibe
besteht. Anders gesagt dreht die Schnecke 20 sich als ein
Ergebnis dessen, dass die Einspritzwelle 19 durch den Servo-Motor 24 für die Drehung
der Schnecke angetrieben wird.
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Bei einem Plastizierungs- und Zumessprozess
wird ein geschmolzenes Harz in dem Heizzylinder 21 am Vorderteil
der Schnecke 20 aufgenommen, d. h. auf der Seite einer
Düse 21-1,
wenn die Schnecke 20 nach hinten läuft, während sie sich in dem Heizzylinder 21 dreht.
Das geschmolzene Harz vor der Schnecke 20 wird dann in
eine Form gefüllt
und zur Formgebung unter Druck gesetzt, und zwar durch Vorschieben
der Schnecke 20 in dem Heizzylinder. Eine Kraft, die auf
das Harz wirkt, wird durch die Kraftmessdose 18 als Reaktionskraft
detektiert, nämlich
als Druck. Der detektierte Druck wird durch einen Kraftmessdosenverstärker 25 verstärkt und
wird dann zu einer Steuervorrichtung 26 geliefert.
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Ein Positionsdetektor 27 wird
an der Druckplatte 14 angebracht, um die Bewegungen der Schnecke 20 zu
detektieren. Ein Detektionssignal von dem Positionsdetektor 27 wird
durch einen Verstärker 28 verstärkt und
wird dann zu der Steuervorrichtung 26 geliefert. Die Steuervorrichtung 26 liefert einen
Strombefehl (Drehmomentbefehl) an die Servo-Verstärker 29 und 30 abhängig von
den zuvor erwähnten
Prozessen für
jeden der Werte, die von einem Bediener eingestellt werden. Der
Servo-Verstärker 29 steuert
ein Ausgangsdrehmoment des Einspritz-Servo-Motors 11 mittels
der Steuerung eines Antriebsstroms bzw. Treiberstroms für den Einspritz-Servo-Motor.
Der Servo Verstärker 30 steuert eine
Drehzahl des Servo-Motors 24 für die Drehung der Schnecke
mittels der Steuerung eines Antriebsstroms bzw. Treiberstromsfür den Servo-Motor 24 für die Drehung
der Schnecke. Der Einspritz-Servo-Motor 11 und der Servo-Motor 24 für die Drehung
der Schnecke sind mit Encodern bzw. Winkelmessern 31 bzw. 32 versehen,
um eine Drehzahl zu detektieren. Die Drehzahl, die von den Encodern 31 und 32 detektiert
wird, wird zu der Steuervorrichtung 26 geliefert.
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Es sei bemerkt, dass die in 1 veranschaulichte Konfiguration
zu Zwecken der Vereinfachung und der Bequemlichkeit vorgesehen ist.
Eine spezielle Konfiguration der Einspritzvorrichtung wird beispielsweise
beschrieben in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 9-174626.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zur
Einstellung eines Nullpunktes für
die Kraftmessdose gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird auf die
meisten motorgetriebene Spritzgussmaschinen angewandt, die eine
Einspritzvorrichtung besitzen, die durch Servo-Motoren angetrieben
wird, und die eine Kraftmessdose zum Detektieren des Druckes als
ein Teil eines Steuersystems für
die Servo-Motoren besitzen. Somit ist die folgende Beschreibung
für den
Fall, wo die vorliegende Erfindung auf die motorgetriebene Spritzgussmaschine
angewandt wird, wie sie in 1 veranschaulicht
ist.
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Um den Nullpunkt einzustellen, gibt
ein Bediener einen Befehl ein, um den Nullpunkt für die Kraftmessdose 18 in
die Steuervorrichtung 26 durch eine Eingabeeinheit 35 einzustellen,
wie beispielsweise durch eine Tastatur. Die Steuervorrichtung 26 steuert
ansprechend auf den Befehl zur Einstellung des Nullpunktes den Einspritz-Servo-Motor 11 dahingehend,
dass er die Schnecke 20 mehrere Male vorschiebt und zurückzieht.
Die Steuervorrichtung 26 berechnet dann einen durchschnittlichen
Wert von verschiedenen detektierten Werten, die durch die Kraftmessdose 18 während der
Hin- und Herbewegung der Schnecke erhalten wurden, und stellt den Nullpunkt
für die
Kraftmessdose 18 ein. Die oben erwähnte Hin- und Herbewegung wird
zuvor so bestimmt, dass die Vorschubbewegung der Rückzugsbewegung
folgt. Weiterhin werden die Bewegungen (typischerweise in Millimeter)
der Schnecke 20 ebenfalls vorbestimmt, so dass die maximale
Größe im ersten
Zyklus erreicht wird, die allmählich
verringert wird. Diese Einstellung wird mittels der Eingabe der Bewegungen
der Schnecke 20 durch die Eingabeeinheit 35 vorgenommenen.
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Mit Bezug auf 2 wird eine Beschreibung des Falles dargelegt,
wo die Schnecke 20 drei Zyklen einer hin und her laufenden
Betriebsweise unterworfen ist. Die ersten zurückgezogenen und vorgeschobenen
Distanzen B1 bzw. F1 der Schnecke 20 sind die maximalen
Größen der
Vorschub- bzw. Rückzugsbewegungen.
Die zweiten zurückgezogenen und
vorgeschobenen Distanzen B2 bzw. F2 der Schnecke 20 sind
geringer als jene im ersten Zyklus. Die dritten zurückgezogenen
und vorgeschobenen Distanzen B3 bzw. F3 der Schnecke 20 sind
geringer als jene im zweiten Zyklus.
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Die Steuervorrichtung 26 führt die
oben erwähnte
Steuerung aus, um die Schnecke 20 hin und her zu bewegen,
während
sie die Bewegungen der Schnecke 20 gemäß der Positionsdetektionssignal detektiert,
die von dem Positionsdetektor 27 geliefert werden. Insbesondere
zieht die Steuervorrichtung 26 die Schnecke aus einer Position
O um die Distanz zurück,
die der zurückgezogenen
Distanz B1 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt liefert die Kraftmessdose 18 einen
Druckdetektionswert PB1. Die Steuervorrichtung 26 schiebt
dann die Schnecke 20 von der ersten zurückgezogenen Position um die
Distanz vor, die der Vorschubdistanz F1 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt
liefert die Kraftmessdose 18 einen Druckdetektionswert
PF1. Genauso zieht die Steuervorrichtung 26 die Schnecke 20 aus
der ersten vorgeschobenen Position um die Distanz zurück, die
der Rückzugsdistanz
B2 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt liefert die Kraftmessdose 18 einen
Druck Detektionswert PB2. Die Schnecke 20 wird dann aus
der zweiten zurückgezogenen
Position um die Distanz vorgeschobenen, die der Vorschubdistanz
F2 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt liefert die Kraftmessdose 18 einen
Druckdetektionswert PF2. Dann wird die Schnecke 20 aus
der zweiten vorgeschobenen Position um die Distanz zurückgezogen,
die der Rückzugsdistanz B3
entspricht, und die Kraftmessdose 18 liefert einen Druck-detektionswert
PB3. Darauf folgend wird die Schnecke 20 aus der dritten
zurückgezogenen
Position um die Distanz vorgeschoben, die der Vorschubdistanz F3
entspricht, und die Kraftmessdose 18 liefert einen Druckdetektionswert
PF3.
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Die Steuervorrichtung 26 führt die
folgende Berechnung mit den Druckdetektionswerten PF1 bis PF3 und
PB1 bis PB3 aus, um einen durchschnittlichen Wert PM zu liefern. PM = {(PB1 + PF1)/2 + (PB2 + PF2)/2 + (PB3 + PF3)/2}/3
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Die Steuervorrichtung 26 bestimmt
den durchschnittlichen Wert PM als den Nullpunkt.
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Genaugenommen verwendet die Steuervorrichtung 26 den
durchschnittlichen Wert PM als einen Offset- bzw. Versetzungswert
in den darauf folgenden Steuervorgängen. Beispielsweise verwendet
die Steuervorrichtung 26 einen Wert (PB – PM) als
eine tatsächliche
zurückgezogene
Länge,
bei einem Druckdetektionswert PB, der während des Rückzugs der Schnecke 20 erhalten
wurde.
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Die oben erwähnten Zyklen des Vorschiebens
und Zurückziehens
für die
Einstellung des Nullpunktes bieten zahlreiche Vorteile. Es ist möglich, das
verfestigtes Harz zufällig
zwischen der Schnecke 20 und dem Heizzylinder 21 während des
ersten Zyklus der Hin- und Herbewegung der Schnecke 20 vorhanden
sein kann. Dies würde
beim Stand der Technik eine ungenaue Berechnung der Nullpunktposition
zur Folge haben. Jedoch gibt es eine geringere oder keine Möglichkeit,
dass ein solcher abnormer Zustand während der darauf folgenden
Zyklen der Hin- und Herbewegung der Schnecke 20 andauert. Dies
bedeutet, dass der Vorgang der Durchschnittsbildung den Durchschnittswert
näher an
den korrekten Nullpunkt bringt, auch wenn der erste Durchschnittswert
einen gewissen Fehler hat. Die Schnecke 20 kann durch die
Steuervorrichtung 26 so konfiguriert sein, dass sie über die
maximalen Distanzen in dem ersten Zyklus der Hin- und Herbewegung läuft, und
dann über
kürzere
Distanzen in den darauf folgenden Zyklen. Daher hat der ersten Zyklus
die größte Wahrscheinlichkeit
eines abnormen Zustandes. Die zweiten und späteren Zyklen leiden viel weniger
wahrscheinlich unter einem solchen abnormen Zustand. Der Nullpunkt,
der näher
an dem genauen Wert liegt, kann somit durch die Durchschnittsbildung der
Werte erhalten werden, die in den verschiedenen Zyklen erhalten
wurden.
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Die vorliegende Erfindung ist in
dem obigen Ausführungsbeispiel
nur beispielhaft erklärt
worden, und dies soll nicht den Umfang der Erfindung in irgendeiner
Weise einschränken.
Zahlreiche Modifikationen können
dem Fachmann offensichtlich werden, während er innerhalb des Umfangs
der Erfindung bleibt. Um den Umfang der Erfindung zu bestimmen, sei
Bezug genommen auf die beigefügten
Ansprüche.