Pneumatischer Kraftschalter für Regler von Messsteuereinrichtungen an Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Kraft schalter für Regler von Messsteuereinrichtungen an Werkzeugmaschinen, mit einem von der zu regeln den Grösse beeinflussten drehbaren Messwerk, auf dessen Achse ein Steuerglied angeordnet ist, dessen Steuerkanten auf Steuerdüsen wirken, deren Stau druck über Druckdosen eine elektrische Schalt anordnung betätigt.
Die bekannten pneumatischen Kraftschalter be sitzen den Nachteil, dass sie an von ihnen betätigte Schaltanordnungen in der Regel nur zwei Steuer impulse abgeben können. Diese Schalter sind daher für eine automatische Messsteuerung, die mindestens drei in einer bestimmten Reihenfolge abzugebende Steuerimpulse erfordert, nicht oder nur bedingt brauchbar, sofern nicht noch zusätzliche, die Anlagen kosten nachteilig erhöhende Einrichtungen vorgesehen werden. Ferner besteht bei den bekannten Ausfüh rungen der Mangel, dass der Messbereich des Steuer gliedes nicht über 180 hinausreicht, da sonst Fehl schaltungen eintreten können.
Infolgedessen sind auch die zugeordneten Kreisteilungen nur für diesen Mess- bereich ausgelegt und die einzelnen Teilungsinter valle müssen entsprechend klein gehalten sein. Die geringen Teilungsintervalle verursachen jedoch einer seits Herstellungsschwierigkeiten und anderseits ist dadurch auch die Ablesegenauigkeit beeinträchtigt.
Schliesslich besteht bei den bekannten pneumatischen Kraftschaltern noch der Nachteil, dass die Steuer kanten des Steuergliedes die Steuerdüsen in einer bestimmten Arbeitsstellung nur zum Teil abdecken, so dass die elektrische Kontakte der von den Steuer düsen beaufschlagten Druckdosen durch die dabei auftretenden dauernden kleinen vibrationsähulichen Schliessbewegungen in kurzer Zeit verschmoren und unbrauchbar werden.
Diese Nachteile und Mängel bezweckt die Erfin dung zu beseitigen, indem die von den Steuerkanten des Steuergliedes beeinflussten Steuerdüsen unabhän gig voneinander um die Messwerkachse schwenkbar auf mit Zeigermarken versehenen Ringsegmenten angeordnet und über einer Kreisteilung von mehr als 180 ein- und feststellbar sind.
Vorteilhaft ist es, wenn eine der den Steuerdüsen zugeordneten Druckdosen, vorzugsweise durch einen vorgeschalteten Expansionsraum oder durch andere ansprechverzögernde Mittel, wie verschiedene Dimen- sionierung oder dergleichen, bei gleichen Steuerimpul sen zeitlich verzögert anspricht.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die durch die zeit lich verschieden ansprechenden Druckdosen in einem bestimmten Rhythmus über elektrische Kontakte be tätigte elektrische Schaltanordnung drei durch zwei Relais gesteuerte Schaltkreise enthält, von denen je einer den beiden Dosenkontakten zugeordnet ist, während der dritte in der Ruhelage oder wenn die Dosenkontakte gleichzeitig geöffnet sind automatisch geschlossen ist, so dass der Arbeitsvorgang nach dem Einschalten der Werkzeugmaschine durch drei in einer bestimmten Reihenfolge in Abhängigkeit von dem Bearbeitungszustand des Werkstückes automa tisch abgegebene Steuerimpulse z. B. für Grobvor schub, Feinvorschub, Abschalten, steuerbar ist.
Schliesslich ist es vorteilhaft, wenn die eingeschlos senen Winkel zwischen den beiden zu dem Zeiger des Steuergliedes symmetrisch angeordneten Steuerkanten und zwischen dem ersten und letzten Teilstrich der Kreisteilung einander gleich und kleiner als 180 sind. Eine beispielsweise Ausführung des Erfindungs gegenstandes ist in der Zeichnung schematisch in der Bearbeitungsphase des Feinvorschubes an einer durch eine Schleifscheibe versinnbildlichten Schleifmaschine dargestellt.
Mit 1 ist eine Speiseleitung bezeichnet, von der über einen Druckregler 2 und eine Eintrittsdüse 3 einer Messleitung 4 Druckluft zugeführt wird. Zur berührungslosen Messung eines zylindrischen mit Hilfe einer Schleifscheibe 5 zu bearbeitenden Werkstückes 6 dienen die beiden einander diametral gegenüberlie genden Messdüsen 7 und 8, die über die beiden Zweige 9 und 10 an der Messleitung 4 angeschlossen sind.
Die Veränderung der Abmessungen des Wekstückes 6 bei der Bearbeitung verursacht eine Änderung des Staudruckes in der Messleitung 4, die über eine Balgenmembran 11 auf eine torsionsfederbelastete Messwerkachse 12 mit Hilfe einer Faden- oder Band verbindung übertragen wird. Mit der Messwerkachse 12 ist ein mit einem Zeiger 13 versehenes Steuerglied 14 fest verbunden, dessen zu dem Zeiger symmetri schen Steuerkanten 15 und 16 einen Winkel ss von 120 miteinander einschliessen.
An der Messwerk- achse 12 sind zwei mit Toleranzbegrenzungsmarken 17 und 18 versehene Ringsegmente 19 und 20 schwenkbar angeordnet, die über einer Kreisteilung 21, deren Messumfang a = 240 beträgt, unabhängig voneinander ein- und feststellbar sind. An den den Toleranzbegrenzungsmarken 17 und 18 abgekehrten Enden der Ringsegmente 19 und 20 ist je eine Steuer düse 22 bzw. 23 angeordnet, die über eine flexible Schlauchleitung 24 bzw.25 mit einer Druckdose 26 bzw. 27 verbunden ist. Die Druckdose 27 ist mit einem vorgeschalteten Expansionsraum 28 versehen.
Der vorgeschaltete Expansionsraum 28 bewirkt eine zeit liche Ansprechverzögerung der Druckdose 27, so dass bei gleichen Steuerimpulsen auf beide Druckdosen stets die Druckdose 26 zuerst anspricht. Die erforder liche Druckluft wird den Steuerdüsen 22 und 23 bzw. den Druckdosen 26 und 27 von der Speiseleitung 1 über den Druckregler 2 und die Steuerdruckluftleitung 29 bzw. deren Zweigleitungen 30 und 31 zugeführt. Zur Regelung der Ansprechempfindlichkeit der Druckdosen 26 und 27 ist in den Zweigleitungen 30 und 31 je eine Vordüse 32 bzw. 33 vorgesehen.
Die Druckdosen 26 und 27 sind mit elektrischen Kontak ten 34 und 35 versehen, die über ein zugeordnetes Relais 36 bzw.37 sowie einen Gleichrichter 38 bzw. 39 eine elektrische Schaltanordnung betätigen, die drei Schaltkreise enthält. Je ein Schaltkreis wird durch den Dosenkontakt 34 bzw. 35 betätigt, während der dritte Schaltkreis in der Ruhelage oder wenn die Dosenkontakte 34 und 35 gleichzeitig geöffnet sind, automatisch geschlossen ist. Die durch die zeitlich verschieden ansprechenden Druckdosen 26 und 27 in einem bestimmten Rhythmus betätigten Schalt kreise sind zweckmässig durch drei verschiedenfarbige Lampen 40, 41 und 42 (z.
B. grünes Licht für den Grobvorschub, weisses Licht für den Feinvorschub und rotes Licht für das Abschalten der Maschine) gekennzeichnet, die zur Kontrolle aufleuchten, sobald der entsprechende Schaltkreis betätigt wird. Die ver stärkten Schaltkreisimpulse dienen zur automatischen Steuerung des Bearbeitungsvorganges, nachdem die Schleifscheibe vom Bedienungsmann zugestellt und die Maschine eingeschaltet worden ist.
Die Betätigung der beschriebenen Anordnung erfolgt in der Weise, dass vor Beginn des Arbeitsvor ganges die Toleranzbegrenzungsmarken 17 und 18, die auf den um die Messwerkachse 12 unabhängig voneinander schwenkbaren Ringscheibensegmenten 19 und 20 angeordnet sind, auf die gewünschten To leranzwerte über der Kreisteilung 21 ein- und fest gestellt werden. Damit ist auch die Stellung der Steuerdüsen 22 und 23 festgelegt, die an den den To leranzbegrenzungsmarken 17 und 18 abgekehrten Enden der Ringsegmente 19 und 20 angeordnet sind. Zu diesem Zeitpunkt, also vor Beginn des Arbeitsvor ganges, befindet sich der starr mit dem Steuerglied 14 verbundene Zeiger 13 über dem ersten Teilstrich auf dem linken Ende der Kreisteilung 21.
Nach dem Öffnen der Speiseleitung 1 für die Druckluftzufüh- rung, deren Druck durch den Druckregler 2 ständig auf gleicher Höhe gehalten wird, bewirkt der in der Messleitung 4 durch die Wirkung der Messdüsen auf tretende Staudruck eine entsprechende Ausdehnung der Balgenmembrane 11.
Dadurch wird die zwischen der Membrane 11 und der Messwerkachse 12 vor gesehene Faden- oder Bandverbindung entspannt und die Messwerkachse 12 wird unter der Wirkung einer in der Zeichnung nicht dargestellten Torsions- feder entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht.
Dabei wird das mit der Messwerkachse 12 fest verbundene Steuerglied 14 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn von links nach rechts verschwenkt und der Zeiger 13 auf einen in der Regel im rechten Teil der Kreis teilung 21 liegenden Messwert verstellt, der dem der ursprünglichen Abmessung des Werkstückes 6 ent sprechenden Staudruck zugeordnet ist.
Mit dem Öffnen der Speiseleitung 1 werden gleich zeitig auch die Steuerdüsen 22 und 23 mit Druckluft beaufschlagt, die über die Druckdosen 26 und 27 und die Kontakte 34 und 35 die elektrische Schalt anordnung zur automatischen Steuerung des Bearbei tungsvorganges betätigen.
Die Steuerdüsen 22 und 23, deren Stellung durch die eingestellten Toleranzbegrenzungsmarken 17 und 18 festgelegt ist, werden von den Steuerkanten 15 und 16 des Steuergliedes 14, das zunächst entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt wird, entsprechend ab gedeckt oder freigegeben. Durch die von den Steuer düsen beaufschlagten, zeitlich verschieden ansprechen den Druckdosen 26 und 27 werden die elektrischen Kontakte 34 und 35 in einem bestimmten Rhythmus betätigt.
Dadurch ist nach dem Erreichen der der ursprünglichen Abmessung des Werkstückes 6 ent sprechenden Stellung des Zeigers 13 stets zunächst die Düse 22 von dem Scheibensegment des Steuer gliedes 14 abgedeckt und der über die Druckdose 27 und den Kontakt 35 betätigte Schaltkreis 40 ge- schlossen, der nunmehr den Grobvorschub automa tisch zu steuern beginnt. Während des Grobvor schubes leuchtet die dem Schaltkreis 40 zugeordnete grüne Lampe.
Mit der Abnahme des Werkstückdurch- messers bei der fortschreitenden Bearbeitung fällt der Staudruck in der Messleitung 4 bzw. in der Balgen membrane 11 und die Messwerkachse 12 wird durch den Zug der Feder- oder Bandverbindung entgegen der Wirkung der Torsionsfeder mit dem Zeiger 13 nunmehr im Uhrzeigersinn von rechts nach links bewegt. Wenn der Zeiger 13 die das obere Toleranz begrenzungsmass anzeigende Marke 17 erreicht hat, wird auch die bis dahin abgedeckte Steuerdüse 22 durch die Steuerkante 16 des Steuergliedes 14 frei gegeben.
In dieser Stellung sind nunmehr beide Druck dosen 26 und 27 unbeaufschlagt und die zugeordneten Schaltkreise 40 und 42 betätigenden Kontakte 34 und 35 gleichzeitig geöffnet (abgeschaltet). Während dieser Bearbeitungsphase ist der Schaltkreis 41, der den Feinvorschub steuert, automatisch geschlossen und es leuchtet die weisse Kontrollampe. Dieser Vor gang dauert so lange, bis der Zeiger 13 die das untere Toleranzbegrenzungsmass anzeigende Marke 18 erreicht.
In diesem Zeitpunkt wird die Steuerdüse 23 von der Steuerkante 15 des Steuergliedes 14 ab gedeckt, die Druckdose 26 spricht an und schliesst über den Kontakt 34 den zugeordneten Schaltkreis 42, dessen Steuerimpuls das Aufleuchten der das Ende der Bearbeitung anzeigenden roten Lampe und gleichzeitig das Ausfahren der Schleifscheibe und das Stillsetzen (Abschalten) der Maschine bewirkt.
Mit Hilfe eines derartigen pneumatischen Kraft schalters ist in einfacher, sicherer und genauer Weise eine automatische Messsteuerung eines Bearbeitungs vorganges gewährleistet, die eine beliebig wählbare Festlegung der Toleranzgrenzen über einen Mess- bereich a von mehr als 180 und eine dadurch be dingte grössere Bearbeitungsgenauigkeit gestattet.
The invention relates to a pneumatic force switch for regulators of measuring control devices on machine tools, with a rotatable measuring mechanism influenced by the size to be controlled, on the axis of which a control element is arranged, the control edges of which act on control nozzles, whose jam An electrical switching arrangement is operated by means of pressure cells.
The known pneumatic power switches have the disadvantage that they can only deliver two control pulses to the switching arrangements operated by them. These switches are therefore not or only conditionally usable for an automatic measurement control which requires at least three control pulses to be emitted in a certain sequence, unless additional devices are provided which disadvantageously increase the system costs. Furthermore, there is the shortcoming in the known designs that the measuring range of the control element does not extend beyond 180, since otherwise incorrect switching can occur.
As a result, the assigned circular divisions are only designed for this measuring range and the individual division intervals must be kept correspondingly small. However, the short graduation intervals cause manufacturing difficulties on the one hand, and the reading accuracy is impaired on the other.
Finally, the known pneumatic power switches have the disadvantage that the control edges of the control element only partially cover the control nozzles in a certain working position, so that the electrical contacts of the pressure cells acted upon by the control nozzles can be achieved in a short period of time due to the constant small vibratory closing movements Time to burn and become unusable.
The aim of the invention is to eliminate these disadvantages and deficiencies by arranging the control nozzles influenced by the control edges of the control member independently of one another around the measuring mechanism axis on ring segments provided with pointer marks and being adjustable and lockable over a circular division of more than 180.
It is advantageous if one of the pressure cells assigned to the control nozzles responds with a time delay when the same control pulses occur, preferably through an upstream expansion space or other response-delaying means, such as different dimensions or the like.
Furthermore, it is advantageous if the pressurized cans actuated by the time Lich differently responsive in a certain rhythm via electrical contacts be actuated electrical switching arrangement contains three circuits controlled by two relays, one of which is assigned to the two socket contacts, while the third is in the rest position or when the socket contacts are open at the same time automatically closed, so that the work process after switching on the machine tool by three in a certain order depending on the processing status of the workpiece automatically issued control pulses z. B. for coarse feed, fine feed, shutdown, is controllable.
Finally, it is advantageous if the included angles between the two control edges arranged symmetrically with respect to the pointer of the control element and between the first and last graduation of the circle division are equal to one another and less than 180. An example embodiment of the subject invention is shown schematically in the drawing in the processing phase of the fine feed on a grinding machine symbolized by a grinding wheel.
1 with a feed line is designated, from which compressed air is supplied to a measuring line 4 via a pressure regulator 2 and an inlet nozzle 3. The two diametrically opposite measuring nozzles 7 and 8, which are connected to the measuring line 4 via the two branches 9 and 10, are used for contactless measurement of a cylindrical workpiece 6 to be machined with the aid of a grinding wheel 5.
The change in the dimensions of the workpiece 6 during processing causes a change in the dynamic pressure in the measuring line 4, which is transmitted via a bellows membrane 11 to a torsion spring-loaded measuring mechanism axis 12 with the help of a thread or tape connection. With the measuring mechanism axis 12, a control member 14 provided with a pointer 13 is firmly connected, the control edges 15 and 16 of which, symmetrical to the pointer, enclose an angle ss of 120 with one another.
On the measuring mechanism axis 12, two ring segments 19 and 20 provided with tolerance limit marks 17 and 18 are pivotably arranged, which can be set and locked independently of one another via a circular graduation 21, the measuring range of which is a = 240. At the ends of the ring segments 19 and 20 facing away from the tolerance limit marks 17 and 18, a respective control nozzle 22 and 23 is arranged, which is connected to a pressure cell 26 and 27 via a flexible hose line 24 and 25, respectively. The pressure cell 27 is provided with an upstream expansion space 28.
The upstream expansion chamber 28 causes a time delay in response of the pressure cell 27, so that the pressure cell 26 always responds first to the same control pulses on both pressure cells. The required compressed air is supplied to the control nozzles 22 and 23 or the pressure cells 26 and 27 from the feed line 1 via the pressure regulator 2 and the control compressed air line 29 or their branch lines 30 and 31. To regulate the sensitivity of the pressure cells 26 and 27, a pre-nozzle 32 and 33 is provided in each of the branch lines 30 and 31.
The pressure cells 26 and 27 are provided with electrical Kontak th 34 and 35, which actuate an electrical switching arrangement which contains three circuits via an associated relay 36 and 37 and a rectifier 38 and 39, respectively. One circuit is actuated by the socket contact 34 or 35, while the third circuit is automatically closed in the rest position or when the socket contacts 34 and 35 are open at the same time. The circuits operated by the differently responsive pressure cans 26 and 27 in a certain rhythm are expediently by three different colored lamps 40, 41 and 42 (z.
B. green light for the coarse feed, white light for the fine feed and red light for switching off the machine), which light up for control as soon as the corresponding circuit is activated. The ver strengthened circuit pulses are used to automatically control the machining process after the grinding wheel has been delivered by the operator and the machine has been switched on.
The described arrangement is operated in such a way that, before the start of the work process, the tolerance limit marks 17 and 18, which are arranged on the annular disk segments 19 and 20, which are independently pivotable about the measuring mechanism axis 12, are set to the desired tolerance values above the circular graduation 21. and be determined. This also defines the position of the control nozzles 22 and 23, which are arranged on the ends of the ring segments 19 and 20 facing away from the tolerance limit marks 17 and 18. At this point in time, that is, before the start of the work process, the pointer 13 rigidly connected to the control member 14 is located above the first graduation line on the left end of the circular graduation 21.
After the feed line 1 for the compressed air supply has been opened, the pressure of which is constantly kept at the same level by the pressure regulator 2, the dynamic pressure emerging in the measuring line 4 due to the action of the measuring nozzles causes the bellows membrane 11 to expand accordingly.
As a result, the thread or tape connection provided between the membrane 11 and the measuring mechanism axis 12 is relaxed and the measuring mechanism axis 12 is rotated counterclockwise under the action of a torsion spring, not shown in the drawing.
The control member 14, which is firmly connected to the measuring mechanism axis 12, is also pivoted counterclockwise from left to right and the pointer 13 is adjusted to a measured value, which is usually in the right part of the circle division 21, which corresponds to the original dimension of the workpiece 6 Is assigned back pressure.
With the opening of the feed line 1, the control nozzles 22 and 23 are simultaneously acted upon with compressed air, which actuate the electrical switching arrangement for automatic control of the machining process via the pressure cells 26 and 27 and the contacts 34 and 35.
The control nozzles 22 and 23, the position of which is determined by the set tolerance limit marks 17 and 18, are covered or released by the control edges 15 and 16 of the control member 14, which is initially moved counterclockwise. The pressurized cans 26 and 27 acted upon by the control nozzles at different times, the electrical contacts 34 and 35 are actuated in a certain rhythm.
As a result, after reaching the position of the pointer 13 corresponding to the original dimension of the workpiece 6, the nozzle 22 is always initially covered by the disk segment of the control member 14 and the circuit 40 actuated via the pressure cell 27 and the contact 35 is closed starts to control the coarse feed automatically. During the coarse feed, the green lamp assigned to the circuit 40 lights up.
With the decrease in the workpiece diameter as machining progresses, the back pressure in the measuring line 4 or in the bellows membrane 11 falls and the measuring mechanism axis 12 is now clockwise by the tension of the spring or band connection against the action of the torsion spring with the pointer 13 moved from right to left. When the pointer 13 has reached the mark 17 indicating the upper tolerance limit, the control nozzle 22, which has been covered up until then, is also released by the control edge 16 of the control member 14.
In this position, both pressure cans 26 and 27 are now unloaded and the associated circuits 40 and 42 actuating contacts 34 and 35 are opened (switched off) at the same time. During this processing phase, the circuit 41 which controls the fine feed is automatically closed and the white control lamp lights up. This process lasts until the pointer 13 reaches the mark 18 indicating the lower tolerance limit.
At this point, the control nozzle 23 is covered by the control edge 15 of the control member 14, the pressure cell 26 responds and closes the associated circuit 42 via the contact 34, the control pulse of which lights up the red lamp indicating the end of the processing and at the same time the extension of the Grinding wheel and stopping (switching off) the machine.
With the help of such a pneumatic power switch, automatic measurement control of a machining process is guaranteed in a simple, safe and precise manner, which allows the tolerance limits to be freely selected over a measuring range a of more than 180 and a greater machining accuracy as a result.