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Automatische Mess- und Steuervorrichtung für Schleifmaschinen, insbesondere Rundschleifmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Mess- und Steuervorrichtung für Schleifmaschinen, insbesondere Rundschleifmaschinen, bei welcher in einem mit dem Werkstück in Berührung zu bringenden Fühlerkopf ein beweglicher Fühler vorhanden ist, welcher mit einem zwischen zwei benachbarten Spulen einer abgeglichenen, induktiven Wechselstrombrücke angeordneten Joch verbunden ist, so dass durch die Verschiebung dieses Fühlers die Induktivitäten der beiden Spulen geändert werden, wobei die der Verschiebung proportionale Spannung durch einen Verstärker verstärkt wird.
Die Anwendung dieser automatischen Mess- und Steuervorrichtungen verfolgt vor allem den Zweck, die im Zuge des Bearbeitungsvorganges für Kontrollmessungen nötigen Nebenzeiten zu reduzieren und eine von der Aufmerksamkeit der jeweiligen Bedienungsperson unabhängige, gleichmässige Masshaltigkeit der bearbeiteten Werkstücke sicher- zustellen.
Ziel der Erfindung ist es, eine solche automatische Mess- und Steuervorrichtung dahingehend zu verbessern, dass deren Ansprechempfindlichkeit bzw. Ansprechgenauigkeit und somit auch die Bearbeitungsgenauigkeit der Maschine wesentlich erhöht wird. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass dem Verstärker ein von der Stromquelle der Wechselstrombrücke gespeister, die der Verschiebung proportionale Wechselspannung in eine in Grösse und Richtung der Amplitude und der Phase der Wechselspannung entsprechende Gleichspannung umwandelnder, phasenempfindlicher Gleichrichter nachgeschaltet ist, in dessenAusgangskreis bei einem jeweils vorbestimmten Spannungswert ansprechende, mit Kippröhren ausgestattete elektronische Schalteinrichtungen mit denselben nachgeschalteten die Steuerung der Schleifmaschine bewirkenden Relais angeordnet sind.
Die Aufgabe der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht somit darin, die infolge der sich ändernden Abmessungen des Werkstückes erzeugten elektrischen Spannungsänderungen in elektrische Impulse umzuformen und diese für die Auslösung verschiedener Steuervorgänge zu benutzen, derart, dass die kontinuierlich sich ändernde Spannung der Wechselstrombrücke beim Erreichen eines vorbestimmten Wertes, jedoch infolge Zwischenschaltung des phasenempfindlichen Gleichrichters nur bei Abweichungen in einer Richtung vom Brückenabgleich, eine mit Kippröhren versehene elektronische Schalteinrichtung umschaltet. Durch diese Schalteinrichtung werden Relais betätigt, die ihrerseits die Arbeit der Schleifmaschine beeinflussende Stromkreise öffnen oder schliessen.
Auf diese Weise kann der automatische Vorschub des Werkzeuges gesteuert werden und auch das automatische Abstellen der Maschine erfolgt im richtigen Augenblick.
Phasendiskriminatoren zur Umformung einer Wechselspannung in eine Gleichspannung, die im Vorzeichen von der Phasenlage beeinflusst ist, sind bereits bekannt ; ferner sind Einrichtungen zur Erzeugung von Gleichstromwerten, die von der Phasenlage einer Wechselstromgrösse abhängig sind, bekannt ; diese bekannten Vorrichtungen wurden aber bisher zu dem oben erwähnten Zweck und in der erfindungsgemä- ssen Kombination nicht benutzt.
Es ist auch schon bekannt, die bei der Bearbeitung sich ändernden Abmessungen des Werkstückes in eine sich kontinuierlich ändernde Messspannung umzusetzen, die in einem Relais für die Steuerung der Bearbeitungsmaschine einen sich ebenfalls kontinuierlich ändernden Erregerstrom verursacht. Das Ansprechen bzw.
Abfallen des Relais, das in diesem Fall beim Erreichen bestimmter Stromstärken erfolgen sollte, ist jedoch in hohem Masse von Reibungseinflüssen, Erschütterungen, ferner von der Steilheit des
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Messspannung wird beim Erfindungsgegenstand, sobald sie einen bestimmten vorgegebenen Wert erreicht hat, durch die Elektronenschalter völlig trägheitslos in elektrische Steuerimpulse umgeformt, die ein sofortiges und sicheres Ansprechen der Relais, unabhängig von Erschütterungen, Reibungs- und andern Einflüssen, bewirken. Es wird somit ein sicheres Ansprechen und Abfallen der Steuerrelais innerhalb sehr en- ger Grenzen der kontinuierlich sich ändernden Messspannung sichergestellt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel. der Erfindung veranschaulich t. Es zeigen Fig. 1 die sche- matische Seitenansicht eines Prismen-Fühlerkopfes, Fig. 2 den kippbaren Kopfteil desselben, ebenfalls in Seitenansicht, teilweise im Schnitt und Fig. 3 das Schaltschema der Fühlereinrichtung und des elektronischen Teiles der Mess- und Steuervorrichtung.
Der Fühlerkopf 1 steht mit dem Werkstück 3 in Berührung und besitzt einen in der Mitte herausragenden, beweglichen Fühler 2, durch welchen die Änderungen der Abmessungen des Werkstückes ununterbrochen auf eine in Fig. 1 nicht dargestellte, im Fühlerkopf angeordnete, abgeglichene induktive Brücke übertragen werden. Die Übertragung erfolgt mit Hilfe eines mit dem Fühler 2 verbundenen Joches 4. Der für das Messen nötige Anpressdruck wird mit Hilfe einer Feder 5 erzeugt und kann mit einer Schraube 6 eingestellt werden. Der Arm 8 des Fühlerkopfes ist über eine Kippvorrichtung mit dem Arm 9 verbunden, wodurch in der Endstellung, wenn der Kipparm 7 (Fig. 2) über die Achse des Spannarmes 10 weiter verdreht wird, der Arm 8 sich vom Werkstück entfernt.
Der Fühlerkopf kann mit Hilfe eines Festhalteorganes 11 auf der Schleifmaschine befestigt werden, und der Draht der induktiven Brücke ist mit einem Kontaktarm 12 verbunden.
Das Joch 4 arbeitet mit einer induktiven Brücke 13 zusammen, von welcher zwei Elemente in Fig. 3 dargestellt sind, während sich die beiden andernElemente innerhalb eines Verstärkers 14 befinden. Die am Ausgang der induktivenBrücke 13 (Fig. 3) bei Verschiebung des Joches 4 entstehende Wechselspannung gelangt über diesen Verstärker 14 in einen phasenempfindlichen Gleichrichter 15. Die von diesem abgegebene Gleichspannung gelangt einerseits in ein die Änderungen der Werkstückabmessungen anzeigendes Instrument 16 und anderseits in die mit Kippröhren versehenen Elektronenschalter 17, 18 und 19. Die ganze Einrichtung wird von einer Speiseeinheit 20 mit Hilfe eines vorgeschalteten Stabilisators 21 mit Strom versorgt.
Die Elektronenschalter geben die Steuerimpulse an ihren Ausgängen A, B und C ab, von wo aus diese Impulse den nicht dargestellten Relais zugeführt werden, welche die Schleifmaschine in an sich bekannter Weise steuern.
Die Arbeitsweise der Einrichtung ist die folgende : Der Fühlerkopf 1 wird mit dem Werkstück 3 in Berührung gebracht. Während der Bearbeitung also z. B. während der Verkleinerung des Durchmessers des Werkstückes bewegt sich der Fühler 2 in seiner Längsrichtung, welche Bewegung mechanisch auf das bewegliche Joch 4 des Kopfteiles übertragen wird. Es wird dadurch die der Änderung der Werkstückabmessung entsprechende mechanische Verschiebung in einen elektrischen Impuls umgewandelt, welcher Impuls schon bei einer sehr kleinen, z. B. die Hälfte eines Mikrons betragenden Verschiebung des Fühlers 2 erzeugt werden kann.
Die V-förmige Ausbildung des Kopfteiles l ermöglicht die Messung von verschiedenen Werkstücken mit voneinander stark abweichendem Durchmesser.
Der Fühlerkopf 1 enthält nun eine abgeglichene induktive Brücke 13, welche vorzugsweise mit Hilfe des praktisch immer vorhandenen Netz-Wechselstromes gespeist wird. Entsprechend der Änderung der Werkstückabmessungen wird in den beiden (in Fig. 3 dargestellten) Spulen der induktiven Brücke die Induktivität geändert, wodurch eine Brückenspannung erzeugt wird, die nach Verstärkung im Verstärker14 in den phasenempfindlichen Gleichrichter 15 geleitet wird. In diesem Gleichrichter wird die Wechselspannung in eine Gleichspannung umgewandelt, deren Grösse und Richtung der Amplitude und der Phase der Wechselspannung entsprechen. Diese Spannung gelangt einerseits in ein Anzeigeinstrument 16 und anderseits in die mit Kipprohren versehenen Elektronenschalter 17. 18, 19.
Die Skala des Instrumentes 16 ist vorzugsweise in Mikron geeicht.
Jeder Elektronenschalter wandelt die als Resultat der Änderung der Werkstückabmessungen entstan-
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SteuerimpulsWerte erreicht und erzeugen somit bei ganz bestimmten Änderungen der Werkstückabmessungen jeweils einen Steuerimpuls, welche Impulse an den Ausgängen A, B und C der Elektronenschalter auftreten und
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entsprechende Relais betätigen.
Vorzugsweise, werden während der Bearbeitung des Werkstückes mit Hilfe von z. B. drei nacheinander erzeugten Steuerimpulsen folgende Steuervorgänge ausgelöst : Mit Hilfe eines Relais wird die Vorschubgeschwindigkeit herabgesetzt, durch die weitere Änderung der Spannung wird das automatische Anstellen des Werkzeuges aufgehoben und auch das Instrument 16 wird auf eine grössere Empfindlichkeit umgeschaltet und durch den dritten Wert der Spannung wird (ebenfalls mitHilfe eines Relais) die Schleifmaschine abgestellt.
Trotzdem die Herstellungskosten der erfindungsgemässen Vorrichtung niedrig sind, können mit dieser Vorrichtung sehr genaue Messungen vorgenommen werden.