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Druckabhängige elektropneumatische Schalteinrichtung für Regler von
Meßsteuereinrichtungen an Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft eine druckabhängige
elektropneumatische Schalteinrichtung für Regler von Meßsteuereinrichtungen an Werkzeugmaschinen,
mit einem von der zu regelnden Größe beeinflußten drehbaren Meßwerk, auf dessen
Achse ein Steuerglied angeordnet ist, dessen Steuerkanten auf Steuerdüsen wirken,
deren Staudruck über Druckdosen eine elektrische Schaltanordnung betätigt.
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Die bekannten pneumatischen Schalteinrichtungen dieser Art besitzen
den Nachteil, daß sie an von ihnen betätigte Schaltanordnungen in der Regel nur
zwei Steuerimpulse 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
Anlagenkosten nachteilig erhöhende Einrichtungen vorgesehen werden. Ferner besteht
bei den bekannten Ausführungen der Mangel, daß der Meßbereich des Steuergliedes
nicht über 180° hinausreicht, da sonst Fehlschaltungen eintreten können: Infolgedessen
sind auch die zugeordneten Kreisteilungen nur für diesen Meßbereich ausgelegt, und
die einzelnen Teilungsintervalle müssen entsprechend klein gehalten sein. Die geringen
Teilungsintervalle verursachen jedoch einerseits Herstellungsschwierigkeiten, und
andererseits ist dadurch auch die Ablesegenauigkeit beeinträchtigt. Schließlich
besteht bei den bekannten Schalteinrichtungen noch der Nachteil, daß die Steuerkanten
des Steuergliedes die Steuerdüsen in einer bestimmten Arbeitsstellung nur zum Teil
abdecken, so daß die. elektrischen Kontakte der von den Steuerdüsen beaufschlagten
Druckdosen durch die dabei auftretenden dauernden kleinen vibrationsähnlichen Schließbewegungen
in kurzer Zeit verschmoren und unbrauchbar werden.
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Diese Nachteile und Mängel werden nach der Erfindung beseitigt, wenn
die von den Steuerkanten des Steuergliedes beeinflußten Steuerdüsen unabhängig voneinander
um die Meßwerkachse schwenkbar auf mit Zeigermarken versehenen Ringsegmenten angeordnet
und über .einer Kreisteilung von mehr als 180° ein- und feststellbar sind.
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Vorteilhaft ist es, wenn eine der den Steuerdüsen zugeordneten Druckdosen,
vorzugsweise durch einen vorgeschalteten Expansionsraum oder durch andere ansprechverzögernde
Mittel, wie verschiedene Dimensionierung od. dgl. bei gleichen Steuerimpulsen zeitlich
verzögert anspricht.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die durch die zeitlich verschieden
ansprechenden Druckdosen in einem bestimmten Rhythmus über elektrische Kontakte
betätigte 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 automatisch abgegebene Steuerimpulse (Grobvorschub,
Feinvorschub, Abschalten) steuerbar ist.
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Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die eingeschlossenen 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.
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Eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist in der
Zeichnung schematisch in der Bearbeitungsphase des Feinvorschubes (Ausfeuern) an
einer durch eine Schleifscheibe versinnbildlichten Schleifmaschine dargestellt.
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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 gegenüberliegenden
Meßdüsen 7 und 8, die über die beiden Zweige 9 und 10 an der Meßleitung
4 angeschlossen sind. Die Veränderung der Abmessungen des Werkstückes 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 Bandverbindung übertragen wird. Mit
der Meßwerkachse 12 ist ein mit einem Zeiger 13 versehenes Steuerglied
14 fest verbunden, dessen zu dem Zeiger symmetrische Steuerkanten 15 und
16 einen Winkel ß von 120° miteinander einschließen. An der Meßwerkachse 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 Steuerdüse 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 zeitliche Ansprechverzögerung der Druckdose 27, so
daß bei gleichen Steuerimpulsen auf beide Druckdosen stets die Druckdose 26 zuerst
anspricht. Die erforderliche 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 Kontakten 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 Schaltkreise 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 verstärkten Schaltkreisimpulse dienen zur automatischen Steuerung
des Bearbeitungsvorganges, nachdem die Schleifscheibe vom Bedienungsmann zugestellt
und die Maschine eingeschaltet worden ist.
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Die Betätigung der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt in der Weise,
daß vor Beginn des Arbeitsvorganges die Toleranzbegrenzungsmarken 17 und
18, die auf den um die Meßwerkachse 12 unabhängig voneinander schwenkbaren
Ringscheibensegmenten 19 und 20 angeordnet sind, auf die gewünschten Toleranzwerte
über der Kreisteilung 21 ein- und festgestellt werden. Damit ist auch die
Stellung der Steuerdüsen 22 und 23 festgelegt, die an den den Toleranzbegrenzungsmarken
17 und 18 abgekehrten Enden der Ringsegmente 19 und 20 angeordnet
sind. Zu diesem Zeitpunkt, also vor Beginn des Arbeitsvorganges, 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 Druckluftzu-Führung, deren Druck durch den Druckregler 2 ständig auf gleicher
Höhe gehalten wird, bewirkt der in der Meßleitung 4 durch die Wirkung der Meßdüsen
auftretende Staudruck eine entsprechende Ausdehnung der Balgenmembran
11. Dadurch wird die zwischen der Membran 11 und der Meßwerkachse
12
vorgesehene Faden- oder Bandverbindung entspannt, und die Meßwerkachse
12 wird unter der Wirkung einer in der Zeichnung nicht dargestellten Torsionsfeder
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 Kreisteilung 21 liegenden Meßwert verstellt, der dem der ursprünglichen Abmessung
des Werkstückes 6 entsprechenden Staudruck zugeordnet ist.
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Mit dem Öffnen der Speiseleitung 1 werden gleichzeitig auch
die Steuerdüsen 22 und 23 mit Druckluft beaufschlagt, die über die
Druckdosen 26 und 27 und die Kontakte 34 und 35 die elektrische Schaltanordnung
zur automatischen Steuerung des Bearbeitungsvorganges betätigen.
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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 abgedeckt oder freigegeben. Durch die von den Steuerdüsen beaufschlagten,
zeitlich verschieden ansprechenden 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 entsprechenden
Stellung des Zeigers 13 stets zunächst die Düse 22 von dem Scheibensegment
des Steuergliedes 14 abgedeckt und der über die Druckdose 27 und den Kontakt
35 betätigte Schaltkreis 40 geschlossen, der nunmehr den Grobvorschub automatisch
zu steuern beginnt. Während des Grobvorschubes leuchtet die dem Schaltkreis 40 zugeordnete
grüne Lampe. Mit der Abnahme des Werk-Stückdurchmessers bei der fortschreitenden
Bearbeitung fällt der Staudruck in der Meßleitung 4 bzw. in der Balgenmembran
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 Tolcranzbegrenzungsmaß
anzeigende Marke 17 erreicht hat, wird auch die bis dahin abgedeckte Steuerdüse
22 durch die Steuerkante 16 des Steuergliedes 14 freigegeben. In dieser Stellung
sind nunmehr beide Druckdosen 26 und 27 unbeaufschlagt und die 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 (Ausfeuem), automatisch geschlossen, und
es leuchtet die weiße Kontrollampe. Dieser Vorgang 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 abgeleckt, 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.
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Mit Hilfe einer derartigen elektropneumatischen Schalteinrichtung
ist in einfacher, sicherer und genauer Weise eine automatische Meßsteuerung eines
Bearbeitungsvorganges gewährleistet, die eine beliebig wählbare Festlegung der Toleranzgrenzen
über einen Meßbereich a von mehr als 180° und eine dadurch bedingte größere Bearbeitungsgenauigkeit
gestattet.