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"Me#gerõt" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen
Kalibrieren des Durchmessere eines Gegenstandes mit einer Oberfläche, deren Querschnittsfläche
sich einem Krais annõhert, so da# deren Umhtllende sich einem Kreis anndhert und
bei der der maximale Durchmesser zu kalibrieren ist.
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Insbesondere richtet sich die Erfindung auf die Kalibrierung eines
solchen Gegenstandes zur Festetellung seiner Abewichung von einer vorgegebenen zylindrischen
oder konischen Form.
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Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist'die Kalibrierung von Spiralbohrern
und õhnlichenl Drehstõhlen. Es ist au#erordentlich w³nschenswert, Bohrstõhle einzeln
vor dem Kauf oder der Verwnedung nachzukalibrieren, jedoch sind die four dite Abmessungen
solcher Bohratähle zulõ@sigen Toleranzen derart
gering, da# es außerordentlich
schwierig ist, eine Maschine zu entwickeln, welche diese Stõhle automatisch und
rasch nachkalibriert. In erster Linie besitzen die Bohrstõhle keinen kreisförmigen
Querschnitt und die Kreisquerschnittsform weist die Schieidkanten bildenden Auskehlungen,
normalerweise zweier solcher Auskehlungen auf. Hinter den Schneidkanten ist die
Querachnittsform durch Stege von etwas geringerem Durchmesser als demjenigen der
Schneidkanten vermindert. Der Durchmesser des durch einen solchen Bohrstahl hergestellten
Loches wird nõmlich durch den Durchmesser an den Schneidkanten bestimmt.
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Jedoch ist das Problem der Kalibrierung des Bohrwerkzeuges noch dadurch
erschwert, da# eine Toleranz f³r den Durchmesser der Schneidkanten eines Stahles
vorgegebener Gr~#e festgelegt ist und außerdem eine Toleranz f³r die Konizität des
Bohrstahles von der Spitze in Richtung zum Schaft festliegt.
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Unabhangig von den Abmessungen des Spitzendurchmessers mu# der Schaft
des Bohrstahles einen etwas geringeren Durchmeaser aufweisen, damit sich der Stahl
nicht in dem zu bohrenden Loch festklemmt und bricht oder während des Bohrvorganges
verquetacht und aufheizt. Der Winkel dieser Konizität ist auBerordentlich gering,
wobei man diese Konizität praktisch nicht unmittelbar als Winkel messen kann. Die
Konizität wird am boston durch eine Rothe von Diametralabmeaaungen des
Bohrstahles
gemessen.
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Jedoch sind die Toleranzen des Spitzendurchmessers und damit auch
des Schaftdurchmessers derart, daß der Konizitätswinkel eines, Bohrstahles nicht
lediglich durch Messung des Durchmessers des Bohrstahles an der Spitze und des Schaftes
angegeben werden kann, da die Toleranz am Durchmesser als Durchmesser nicht die
gleiche wie die Toleranz am Durchmesser als Konizität ist, so daß diese Abmessungen
aufeinander abgestellt werden müssen, damit die Konizität innerhalb der richtigen
Toleranzen liegt.
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Dies bedeutet andererseits, daß ein Stahl einen Spitzendurchmesser
aufweisen kann, der in die Toleranzgrenzen, jedoch in Richtung der unteren Grenze
fällt, und einen Schaftdurchmesser besitzt, der zwar innerhalb der Toleranzgrenze,
jedoch in Richtung der oberen Grenze lAgt. Auch in diesem Fall ist dieser Stahl
zu verwerfen, da die Kombination aus Spitzen-und Schaftdurchmesser zu einem nicht
mehr annehmbaren Konizitätswinkel führt.
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Diese Uberlegungen zeigen die bedeutenden Schwierigkeiten bei der
Entwicklung einer Maschine auf, welche Bohrstähle auf dieser Basis genau zu kalibrieren
gestattet. Bis jetzt existwiert offenbar noch keine Maschine, welche die vielfältigen
Kalibrierungevorgänge
bei Bohrstählen ausreichend durchzuführen vermag.
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Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Maschine, die zum
Kalibrieren von Bohrstählen sowohl hinsichtlich seines Durchmessers ale auch seiner
Konizität verwendbar ist.
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Im weitesten Umfang besteht die Erfindung in einem Verfhren zum automatischen
Kalibrieren eines maximalen Querschnittdurchmessers eines Werkzeugstahles o. dgl.,
dessen Querschnittsform annähernd, jedoch nicht genau kreisförmig ist. Dieses Verfahren
besteht darin, daß man den Werkzeugstahl zwischen Kalibrieroberflächen dreht, während
man gleichzeitig diese Oberfläche mit dem Werkzeugstahl in Beruhrung hält, ein elektrisches
Signal ableitet, welches eine Funktion des Abstandes dieser OberflächeXist, und
einen Spitzenwert einer Komponente dieses Signals feststellt, welches den maximalen
Abstand der Oberflächen und damit auch den maximalen Durchmesser des Werkzeugstahles
anzeigt.
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Die Erfindung umfaßt ferner das Verfahren zum automatischen Kalibrieren
eines Maximaldurchmeesers eines Werkzeugstahles o. dgl. von länglicher Form, dessen
Querachnittsform annahernd, jedoch nicht genau kreisförmig ist, wobei das Verfahren
darin
besteht, daß man das werkzeug zwischen Kalibrierflächen umlaufen
läßt und gleichzeitig diese Flächen in Berührung mit dem "erkzeugstahl an einem
ersten Punkt längs seiner Länge hält, ein elektrisches Signal als Funktion des Abstandes
oder der Trennung dieser Oberflächen ableitet und einen Spitzenwert einer Komponente
dieses Signals, welche die maximale Trennung der Oberfläche anzeigt, bestimmt, das
Werkzeug zwischen den Kalibrieroberflächen unter Berührung an einer zweiten Stelle
längs der Za. nge des Werkzeugstahles in Umlauf versetzt, ein zweites, den Abstand
oder die Trennung der Oberflächen an dieser zwieten Stelle anzeigendes Signal ableitet
und die beiden Signale miteinander vergleicht.
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Weiter befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zum automatischen
Kalibrieren eines maximalen Querachnittsdurchmessers eines Werkzeugstahles o. dgl.
von annähernd, jedoch nicht genau kreisförmiger Querschnittsform, das darin besteht,
daß man den Werkzsugatahl zwischen parallelen Oberflächen auf zwei Gliedern dadurch
rollt, indem man die Glieder relativ unter Aufrechterhaltung der Parallelität der
Oberflächen zueinander bewegt, ein elektrisches Signal als Funktion der Trennung
oder des Abstandes der Oberflächen ableitet und einen Spitzenwert einer Komponente
dieses Signals als Anzeige fur die maximale Trennung der Oberfläche, bestimmt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum automatischen Kalibrieren
eines maximalen Querschnittsdurchmessers eines Werkzeugstahles o. dgl., dessen Querschnittsform
annähernd jedoch nicht genau kreisförmig ist, wobei diese Vorrichtung aus einem
ersten und einem zweiten, relativ zueinander beweglichen Kalibrierglied besteht,
welche die entsprechenden Kalibrierflächen aufweisen, mit dem Werkzeugstahl in Eingriff
kommende Mittel zum Drehen des Stahles zwischenden Kalibrieroberflächen besitzt
und mit einer Anzeige-oder Regelvorrichtung versehen ist, welche auf den Abstand
bzw. die Trennung dieser Kalibrierflächen anspricht.
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Weitere Merkmale und torteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen
im folgenden naher erläutert werden soll.
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Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1A und 1B schematische Darstellungen
zur Wiedergabe der bei einem Bohrwerkzeug erlaubten Toleranzen ; Fig. 2 eine perspektivische
vereinfachte Darstellung einer Ausführungaform der Erfindung, wobei gewisse Teile
zur leichteren Darstellung weggelassen sind ;
Fig.. 3 eine Seitenansicht
des oberen Teiles der Vorrichtung nach Fig. 2 ; Fig. 4 eine Draufsicht auf den oberen
Teil der in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Vorrichtung ; Fig. 5 eine Teildraufsicht
auf de erüfbetteil der in Fig. 4 wiedergegebenen Vorrichtung Fig. 6 einen behnitt
1angB der Linie 6-6 der Fig. 5 ; Fig. 7 einen behnitt langs der Linie 7-7 der Fig.
5 ; Fig. 8 eine Seitenansicht eines Teiles der Kalibriervorrichtungen ; Fig. 9 eine
Teilansicht des Bodenendes des Wandlers nach Fig. 8 ; Fig. 10 eine Vorderansicht
der in Fig. 8 wiedergegebenen Teile ; Fig. 11 eine Teilseitenansicht des Bohrstahltrichters
; Fig. 12 eine Vorderansicht der in Fig. 11 wiedergegebenen Teile der Vorrichtung
; Fig. 13 einen Schnitt lange der Linie 13-13 der Fig. 12 2 ;
Fig.
14 einen Schnitt durch die Magnettrommel und den oberen Teil der Antriebsvorrichtung
für die Nockenwelle ; Fig. 15 einen Schnitt längs der Linie 15-15 der Fig. 14 ;
Fig. 16 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht der Nockenwellenanordnung
; Fig. 17 eine Ansicht der Bohrstahlauswahlvorrichtung ; Fig. 18 eine Seitenansicht
der Betätigungsvorrichtung für r die in Fig. 17 wiedergegebene Vorrichtung ; Fig.
19 ein schematisches Schaltbild der in den vorhergehenden Zeichnungen wiedergegebenen
Vorrichtung.
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Die Fig. 1A und 1B zeigen in vergröberter Form die Gestalt eines Bohrstahles.
Der Bohrstahl besitzt ein angespitztes vorderes Ende 10, einen gekehlten Teil, der
sich im wesentlichen über die Linge 11 erstreckt und einen Schaftteil 12.
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Die Kehlungen sind in Fig. 1A der Einfachheit halber weggelassen,
jedoch in Fig. iB bei lla zu erkennen.
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Die Fig. 1B zeigt ebenfalls etark vergröbert die Stege bei llb.
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Wie oben erwähnt, ist eine Toleranz des Durchmessers an der Spitze
des Bohrstahles erlaubt, so da# die erlaubte Schwankung zwischen dem Radius 13 als
Minimum und dem Radius 14 als Maximum liegen kann. Wenn ein Bohrstahl einen Spitzenradius
13 aufweist, dann muB die Konizität an dem gekehlten Teil der Spitze innerhalb des
gestrichelten Teiles 15 liegen. Wenn andererseits die Spitze den Radius 14 aufweist,
dann muß die Konizität innerhalb des gestrichelten Teiles 16 liegen. Es, ist außerdem
erlaubt, da8 der Durchmesser am Ende des gekehlten Teiles 11 zwischen einem minimale
Wert 17 und einem maximalen Wert 18 liegt, die jedoch nicht unabhangig vom Spitzenradius
13 bsw. 14 sind. Wenn # beispielsweise ein Sahl einen Spitzenradius 13 aufweist,
dann darf der hintere Radius des gekehlten Teiles nicht so gro# wie der Radius 18
sein, da auf diese Weise nicht die notwendige Konizität am gekehlten Teil des Stahles
vorhanden ist. Man muß außen den Spitzenradius 13 bzw. 14 berücksichtigen, bevor
der erlaubte Radius 17 oder 18 am hinteren Teil des gekehlten Teiles 11 des Stahles
festgelegt werden kann. Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
und einer Vorrichtung, welche dieses Problem su l~sen gestatten. Die noch zu beschreibende
Ausführungsform der Erfindung ermöglicht ein Kalibrieren von Bohrstählen o. dgl.
in der angegebenen Weise.
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Bei den derzeit gültigen Normen erstrecken sich die Toleranzen von
Radius und Konizität bis zum hinteren Ende des Schaftes 12.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht ebenfalls die Einhaltung dieser
Toleranzen.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß das Diagramm nach Fig. 1A hinsichtlich
des Konizitätswinkels und der Toleranzen stark vergrößert ist. In der Praxis sind
die Toleranzen außerordentlich klein und betragen in vielen Fällen, insbesondere
bei sehr kleinen Bohrstahlen, lediglich Bruchteile von Millimetern.
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Diese Tatsache trägt nicht unwesentlich zu den Schwierigkeiten bei
der Entwicklung einer Kalibriermaschine für diesen Zweck bei.
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Bei der Durchführung des Erfindungsprinzips ist bei der wiedergegebenen
Anordnung zuerst dafür Sorge getragen, daß der Bohrer an seinem Spitzendurchmesser
gemessen wird, so daß sein Spitzenradius, beispielsweise 13 oder 14, festliegt.
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Die Wahl der Spitze als Ausgangspunkt fiir die Messung ist willkurlich
und man kann gegebenenfalls auch Messungen an jeder Stelle längs der Spitze vornehmen.
Es ist jedoch vorteilhaft, die Messung an der Spitze vorzunehmen, da der tatsächliche
Schneiddurchmesser des Schneidstahles an dieser
Stelle gemessen
wenden kann. Die Spitze wird dann anschließend bezüglich des Radius am Ende des
gekehlten Teiles 11 gemessen und es wird festgestellt, ob der Bohrer in die gewünschte
Toleranz bezüglich der absoluten Durchmesser an dieser Stelle und der Durchmesser
relativ zur ersten Messung, wie es durch die Toleranz der Konizität bestimmt ist,
fällt. Dann kann das hintere Ende des Schaftes gemessen werden, worauf man erneut
feststellt, ob die Messung innerhalb der absoluten oder relativen Toleranzen liegt.
Mit der beschriebenen Vorrichtung wird ein Bohrstahl, der nur sehr geringfügig durchgebogen
ist, wobei die Bohrstahlachse nicht genau gerade verläuftJ ebenfalls als innerhalb
der Toleranzen liegend angenommen. Dies geschieht absichtlich, da ein Bohrstahl
dieser Art dann nicht verworfen zu werden braucht, wenn er sonst innerhalb der vcrgeschriebenen
Toleranzen bleibt.
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Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der vollstandigen
Anordnung, welche aus einem Rahmen 20 aus die Metallwinkeleisen besteht,/am unteren
Teil mit geeigneten Platten 21 verkleidet sind, welche man entternen kann, so daß
der untere Teil der Vorrichtung von außen her zugänglich ist.
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In der Mitte des Rahmens befindet sich eine im allgemeinen horizontale
Plattform 22, auf der die allgemeinen Kalibrierteile der Vorrichtung angeordnet
sind
Die zu kalibrierenden Bohrstähle werden in einen Trichter
23 eingesetzt, aus dessen Unterteil 24 sie in eine Rinne 25 geist langen, welche
in einem Prüfbett ausgebildet
das aus den zwei Hauptteilen 26 und 27 besteht. Befindet sich der Bohrstahl 24 innerhalb
der Rinne 25, dann wird der Boden der Rinne, der aus einem besonderen Glied besteht,
mit Hilfe eines Luftdruckzylinders 28 angehoben, dessen Kolben 30 mit drei Kurbeln
31, 32 und 33 gekuppelt ist. Die erste Kurbel 31 hebt dabei den Boden der Rinne
25 an. In diesem Augenblick greift eine Antriebsplatte 34 auf den Bohrstahl und
rollt ihn über die Oberfläche des Prüfbettes 26, 27. Bei dieser Bewegung wird der
Stahl gezwungen, unter die Oberfläche ieines Prüfschuhes 37 zu rollen, welcher mit
einem Wandler, der allgemein bei 38 angedeutet ist, gekuppelt ist. Infolge des Vorhandenseins
von Stegen auf dem Bohrstahl hebt und senkt sich der Schuh 37 etwas über dem Prüfbett
26, 27, wenn der Stahl unter den Schuh rollt, jedoch ist der maximale Abstand des
Schuhes vom Bett eine Anzeige für den maximalen Spitzendurchmesser des Bohrstahles.
Infolgedessen zeigt der Spannungsausgang des Wandlers 38 einen Spitzenwert, der
ein Maß für den maximalen Durchmesser der Bahr£tahlspitze darstellt.
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Der Bohrstahl rollt auf diese Weise so lange weiter, bis er in eine
zweite Rille 40 fällt. Dabei wird er über die Breite des Prüfbettes wieder auagefluchtet,
so daß er, falls er etwas
aus einer genauen senkrechten Winkellage
bezüglich der Länge des Bettes herausgerollt sein sollte, wieder in diese Lage beim
Eintritt in die Rille 40 zurückgebracht wird. Der Zylinder 28 hebt dann mit Hilfe
der Kurbel 32 den Boden der Rille 40, die õhnlich wie die Rille 25 ausgebildet ist.
Nun-, mehr rollt der Bohrstahl unter einen zweiten Prüfschuh 41.
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Es wird jetzt in ähnlicher Weise der Durchmesser des Bohrstahles an
dethasis des gekehlten Teiles mit Hilfe des Schuhes 41 und des zugeordneten Wandlers
42 gemessen, wobei das Maß des Durchmessers des Bohrstahles an dieser Stelle durch
den Spitzenspapannungsausgang des Wandlers 42 gegeben ist.
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Der Durchmesser des Bohrstahles an der Basis des Schaftes wird in
ähnlicher Weise mit Hilfe einer weiteren Rille 43 festgestellt, in die der Bohrstahl
fur die oben beschriebene Rückfluchtung hineinfällt und aus deren Boden der Bohrstahl
mit Hilfe der Kurbel 33 angehoben und durch die Antriebsplatte 35 unter den dritten
Prüfschuh 44 gerollt wird, dem ein dritter Wandler 45 zugeordnet ist.
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Wenn der erste Bohrstahl die zweite Rille 40 erreicht hat, dann wird
ein nachfolgender Bohrstahl vom Tricher in die e Rille 25 eingefuhrt. Hat dieser
zweite Bohrstahl die Rille 40 erreicht und ist der erste Bohrstahl zur Rille 43
gelangt, dann wird ein weiterer Bohrstahl in die Rille 25 eingefiArt.
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Auf diese Weise ergibt sich eine kontinuierliche Aufeinanderfolge
von Bohrstahlen und zwar dreien zur gleichen Zeit, die innerhalb der Vorrichtung
kalibriert werden.
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Die Antriebsplatten 34 und 35 werden durch eine Vorrichtung hin-und
herbewegt, die einen Luftzylinder 50 enthält, welcher eine hin-und hergehende Stange
51 antreibt, an der die Platten 34 und 35 befestigt sind. Die Anordnung ist so getroffen,
daß der Vorwärtshub des Kolbens des Luftzylinders, währenddessen die Bohrstähle
kalibriert werden, vergleichsweise langsam erfolgt, während der Rückhub wesentlich
schneller vor sich geht.
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Wenn der zu prüfende Bohrstahl unter den Schuh 37 läuft, dann wird
ein Spannungsausgang vom Wandler 38 in der oben beschriebenen Weise abgeleitet.
Diese Spannung wird auf einer Magnettrommel in einer Vorrichtung aufgezeichnet,
die allgemein bei 52 angedeutet ist. Wenn der gleiche Bohrstahl unter den Schuh
41 gelangt und eine zweite Ausgangsspannung vom Wandler 42 abgeleitet wird, dann
wird diese zweite Spannung ebenfalls auf der Trommel aufgezeichnet und. nach kurzer
Verzögerung mit der ersten vom Wandler 38 abgeleiteten und vorher auf der Trommel
aufgezeichneten Spannung verglichen. Durch den Spannungsvergleich wird festgestellt,
ob der Bohrer
innerhalb der eingestellten Konizitätstoleranzen
liegt oder verworfen werden muß. Auch die vom Wandler 42 kommende Spannung wird
auf der Trommel der Vorrichtung 52 aufgezeichnet, so da# beim Durchgang des Bohrers
unter dem Schuh 44 und Abnahme einer Spannung vom Wandler 45 in gleicher Weise diese
Spannung mit den vorhergehenden Meßwerten des Bohrstahles verglichen werden kann,
um festzustellen, ob der Bohrstahl hinsichtlich seiner Konizität im Rahmen der Toleranzen
liegt oder verworfen werden muß.
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Nach der auf diese Weise erfolgten Pr³fung rollt der Bohrstahl längs
einer geneigten Oberfläche 53 über Steuerklappen 54, 55.
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Durch diese Klappen, die im Hinblick auf die Kalibrierung des Bohrstahles
gesteuert werden, wird der Bohrstahl auf eine/ Vielzahl von Rinnen und damit zu
den bei 56, 57, 58 und 59 angedeuteten Behältern abgelenkt. So kann beispielsweise
der 56 Behälter/zur Aufnahme von Bohrstählen dienen, die zu klein sind. Der Behälter
57 nimmt die zu großen Stähle auf und die Behälter 58 und 59 sind zur Aufnahme der
innerhalb der gew³nschten Toleranzen liegenden Bohrstähle bestimmt. Die zu großen
und damit dem Behälter 57 zugeführten Bohrstähle werden erneut geschliffen und kalibriert,
während die zu kleinen und dem Behälter 56 zugefuhrten Bohrstähle als Bohrstõhle
mit kleinerem Durchmesser nachgeschliffen werden, so daß man sie
nicht
unnötig zu verwerfen braucht.
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Wie man aus den Fig. 3, 10, 11 und 12 erkennt, besitzt der Trichter
23 konvergierende Seitenwandungen 60, 61, welche zu einer Öffnung 62 führen. Die
Offnung 62 fluchtet mit der Rille 25. Ein Bohrstahl, der infolge seines Eigengewichtes
zum Unterteil des Trichters fällt, wird durch eine StoBstange 63 aus diesem Trichterteil
in die Rinne ausgestoßen. Die Stoßstange 63 sitzt auf einer Betätigungsvorrichtung
64 und steht unter der Belastung der Druckfeder 65. Die Hin-und Herbewegung der
Stoßstange erfolgt mit Hilfe einer Buftzylinderanordnung, die allgemein bei 66 angedeutet
ist. Zur Beschickung des Trichters mit Bohrstählen ist eine Wandung 67 abnehmbar
gemacht. Diese Wandung wird von einem Arm 68 getragen, der auf einer Platte 69 gelagert
ist, welche einen Teil der Hauptkonstruktion der Vorrichtung bildet. Eine mit Luft
betätigte Vibrationsanordnung 71 dient zur Rückstellung der Seite jedes Trichters
nach jeder Bewegung der Stoßstange 63 um sicherzustellen, daß die Bohrstähle infolge
ihres Eigengewichtes zum Unterteil des Trichters fallen. Die Anordnung 71 enthält
einen federbelasteten Kolben 72, auf dessen eine Seite Luft aufgegeben wird, um
eine Stange gegen eine Rückplatte 74 an der Seite des Trichters anzutreiben. Eine
Wandung 61 des Trichters ist mit Hilfe einer Stellschraube 75 auf der Tragplatte
69 montiert, so daß B sich der Trichter auf BohrstEhle unterschiedlichen Durchmessers
einstellen läßt. Die Flucht des Trichters mit der zur Rille 24 fuhrenden Offnung
erfolgt mit Hilfe einer Stellachraube 76, welche die andere Seite des Trichters
über die Fuhrungsplatte zu bewegen gestattet. Auf diese Weise ist sichergestellt,
daß der Bohr-. stahl genau in die Mitte der Rille 24 fällt.
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Die Anordnung des Prüfbettes 26, 27 und der Rillen 25, 40 und 43 ist
im einzelnen in den Figuren 3 bis 7 wiedergegeben.
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Wie man aus Fig. 7 erkennt, besteht das ? rufbett 26, das ähnlich
wie das Prüfbett 27 ausgebildet ist, aus einem oberen Abschlußglied 80 aus gehärtetem
Stahl, in dem die Rillen 25, 4o und 43 vorgesehen sind. Die Grundfläche der Rille
24 wird durch einen senkrechten Schlitten 81 gebildet, der mit Hilfe einer Druckfeder
82 in die untere Stellung gedruckt wird und mit Hilfe einer Nocke 83, die durch
die Kurbel 31 betätigt wird, in die obere Stellung bewegt werden kann.'Jird die
Kurbel 31 mit Hilfe des Zylinders 28 und der Kolbenstange 30 in der oben beschriebenen
Weise bewegt, dann wird die Oberfläche 84 des Schlittens 81 in eine Höhe mit der
Oberfläche des Gliedes 80 gebracht, so daß der in der vom Schlitten in seiner untersten
Stelle gebildeten Rille ruhende Rohrstahl unter dem Einfluß der Antriebsplatte 43
frei auf der oberen Fläche des Gliedes 80 rollen kann. In ähnlicher Weise werden
die Schlitten 85 und 86 als Böden für die Rillen 40 und 43 verwendet und, wie oben
beschrieben, durch die Kurbeln 32 und 33 angetrieben. Die Kurbeln sind unmittelbar
auf den Kubelwellen 87 und 88 montiert. Die Antriebsplatten 34 und 35 sitzen auf
der Schienenanordnung 51. Die Antriebswellen sind mit Hilfe von Stiften 90, 91 montiert,
welche durch Löcher in der Schienenanordnung verlaufen, und werden mit Hilfe von
Druckfedern 92, 93 nach unten gedrückt. Die Schienenanordnung 51 sitzt auf einer
Iagerfläche im Hauptgestell 95 auf einer Seite der Vorrichtung und in einem Lager
96 am anderen
Ende. Der Arbeitszylinder 50 ist ebenfalls auf dem
Hauptlager 95 montiert und mit der Schienenanordnung durch eine aus Stift und Schlitz
bestehende Kupplung gekoppelt, dit sicherstellt, da# sich die Schienenanordnung
ohne @bertragung von Querbelastung auf sie hin-und herbewegt. Eine aus einer. Schiene
9S und einem Lõufer 99 bestehende Anordnung dient zur Unterst³tzung des freien Endes
der Kolbenstange des Arbeitszylinders, so daß eine Parallelbewegung des Stiftes
der Vorrichtung 97 sichergestellt ist.
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Ein Kalibrierschuh und der dazu gehörigen Teile des Wandlers sind
in den Figuren 8 und 9 wiedergegeben. Der Schuh 37 ist beispielsweise an einem Trõger
100 montiert, der an einem festen Teil der Vorrichtung mit hilSe zweier paralleller
Flachfedern 101 und 102 getragen wird. Der reg des Schuhs 37 in vertikaler Richtung
ist klein und die Anordnung der edern 101 und 102 stellt sicher, da# sich diese
ganau senkrecht und parallel zueinander bewegen. Vorzugsweise besitzen die beiden
Federn eine unterschiedliche Resonanzfrequenz, indem man sie beispielsweise aus
unterschiedlich dickem Material herstellt, um Schläge zu verhindern, wenn der Bohrer
unter dem Schuh hindurchrollt. Die Federn 101 und 102 dienen ferner dazu, um den
Träger 100 nach unten zu drücken, so da# eine Anschlagexzenterrolle 103 sich gegen
die obere Oberflache eines Schlitzes im Träger 100 in der in Fig. 8 wiedergegebenen
Weise legt. Auf diese Wwise wird ein oberer Grenzanschlag f³r den Schuh 37 gebildet.
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Der Wandler besteht aus einem Glied 104, das im bevorzugten wiedergegebenen
Ausführungsbeispiel aus einem Magnetwandler mit einem Anker aus ferromagnetischem
Metall und mit einer festen induktiv gekuppelten Spule besteht, welche zwei Zweige
eines mit Wechselstrom beschickten Brückenkreises bilden. Das Potential an der Verbindungsstelle#
der Spulen wird mit dem Potential in den anderen Brückenzweigen verglichen. Befindet
sich der Anker in seiner Mittelstellung, dann ist die Ausgangsspannung gleich Null.
Wird jedoch derAnkerbewegt,dann ann ergibt sich ein Ausgang der eine Funktion sowohl
der Sichtung als auch der Größe der Bewegung des Ankers darstellt. Eine solche Vorrichtung
ist an sich bekannt und bedarf deshalb keiner weiteren Beschreibung, außer der Feststellung,
daß der zu den festen Spulen zugeführte Strom vergleichsweise hochfrequenter Strom
in der Größenordnung von 10 kHz ist. Diese loochfrequenz ist von besonderer Bedeutung,
wie sich aus der späteren Beschreibung des gewählten Ausführungsbeispiels ergibt.
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Der Wandler enthält einen Passtift 105, dessen Bewegung mit den Ankern
des Händlers ekoppelt ist. Um Schläge auf den Stift 105 beim Durchrollen des Bohrst-pahles
unter dem Schuh zu vermeiden, ist der Stift, wie sich aus Fig. 8 ergibt, . mit Hilfe
einer aperiodischen Feder belastet. Der ganze Wandler sitzt auf einem kräftigen
Tragarm 107, der fest auf dem Hauptteil der Vorrichtung gelagert ist. Die drei Wandler
38, 42, und 45 weisen ähnlichen Aufbau auf. Desgleichen sind die entsprechenden
Kalibrierschuhe in ähnlicher Weise bezüglich der Wandler
montiert.
Vorzugsweise bestehen diese Meßteile aus Materialien mit verhõltnismõ#ig kleinen
Wõrmeausdehnungskoeffuzuebten.
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Die beschriebene Vorrichtung läßt sich auf Bohrstõhle unterschiedlicher
Länge und/oder unterschiedlicher Durchmesser einstellen. Zur Aufnahme von Bohrern
unterschiedlicher Länge besitzt aer. Trichter eine bewegliche Abschlußwandung 67,
Die im Hub der Stoßstange 68 erforderlichen Änderungen werden automatisch in der
Bewegung des Luftzylinders 66 aufgenommen.
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In jedem Fall werden die Bohrer so lange vorgeschoben, bis sie auf
einen Anschlag am Ende der Hülle 24 auftreffen.
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Das Prüfbett 27 lõ#t sich in Richtung des Pr³fbettes 28 bewegen, wobei
die Schuhe 41 und 44 und die Wandler 42 und 45 an dieser Bewegung des Bettes 27
teilnehmen. Für diesen Zweck sind diese Teile zu einem einheitlichen Teil zusammengebaut,
der ³ber die Oberfläche 108 verschoben werden kann. Diese # Bewegung erfolgt beispielsweise
mit Hilfe eines Rändelknopfes 109, der eine Spindel 110 antreibt, welche an einem
Teil eines festen teins der Vorrichtung angescillossen ist und andererseits mit
diesen vereinigten Bauteilen in Verbindung steht.
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Zur Aufnahme von Bohrstählen unterschiedlichen Durchmessers wird die
Arbeitshöhe der Schjanenanordnung 51 geändert. Zu diesem Zweck @@sistzt die Schienenanordnung
einstellbar in festen Trõgern 95, 96. Ein Steuerknoph 111 betõtigt einen
Hebel
112, der bei 113 mit einer Hubnocke fest verbunden ist.
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Due Nocken. 113 ist mit einer weiteren Noche 114 auf dem Träger 95
mit Hilfe einer Verbindungsstange 115 gekoppelt, welche mit einem Hebel 116 drehbar
verbunden ist, der die Nocke 114 betätigt. Wird der Knopf 111 gedreht, dann drehen
sidh die Nocken 113 und 114 über einen kleinen Winkel, wobei die Schienenanordnung
51 etwas angehoben und damit die Hohe der Antriebsplatten 34 und 35 liber der Hoche
des Prüfbettes 26, 27 geändert wird. Die Wandler sind mit einzelnen Miroregelknopfen
versehen, mit deren Hilfe man sie in der dem gewunschten neuen Durchmesser der Bohrstähle
entsprechenden Stellung losen und erneut einatellen kann. Wie oben erwähnt, werden
die Bohrstähle nach der Prüfung ³ber die Oberfläche 53 nach unten gerollt und gelangen
in einen der Behälter 56 bis 59 entsprechend dem Ergebnis der Messung. Die Anordnung
der Oberfläche 53 und der Ablenkklappen 54, 55 ergibt sich deutlich aus den Figuren
16 und 17. Die Klappe 54 ist auf einer Welle 12o und die Klappe 55 auf einer Welle
121 montiert. Diese Wellen erstrecken sich quer ³ber die und unterhalb der Ablenkfläche
53. Die Wellen 12o und 121 verlaufen zwischen einem Paar von Platten 122 und 123
und tragen auf ihren sich tuber der Platte 123 erstreckenden Teilen entsprechende
Betätigungsarme 124, 125. Die Klappen werden in die geschlossene Stellung gegen
die Oberfläche 53 mit Hilfe von Federn 126, 127 gedrückt, welche mit den freien
Enden der Arme 124 und 125 in Eingriff stehen Die oberen Enden
der
Arme 124 und 125 sind mit den Ankern der Betõtigungssolenoiden 128 und 129 verbunden.
Sel@stverstõndlich werden diese Solenoide entsprechend den Me#ergebnissen gasteuert.
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Wenn sich bei Betätigung des Solenoids 128 die Klappe 54 hebt, dann
wird der nach unten ³ber die Oberflõche 53 @gleiten-@e Bohrstahl in einen Kanal
130 abgelenkt, der in einen der Behõlter 58 ozw. 59 führt. Wird in ähnlicher weise
nicht die Etappe 54, sondern die Klappe 55 angehoben, dann gelangt der Bohrstahl
in einen zum Behõlter 57 f³hrenden Kanel 131, wõhrend bei Nichtbetõtigung aller
Klappen der Bohrstahl ³ber die Oberfläche unnittelbar zu dem Behõlter 56 gef³hrt
wird. In der Praxis wird der Großteil der Bohrstähle nicht verworfen, so da# zwei
Behõlter 58 und 59 für die tauglichen Bohrstõhle vorhanden sind, die abwechselnd
mit diesen gefüllt weruen. Auf diese Weise kann die Kali ricrmaschine kontinuierlich
lxuSen und jeder inzwischen g@f³llte Behõlter '58 bzw. 59 entfernt und durch einen
leeren Behälter ersetzt werden. Vorzugsweise regelt man den Eintritt in die @ehõlter
58, 59 durch einen Zõhler, der umscheltet, sobald einer der Behõlter gef³llt ist.
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Zu jedem Wandler 38,42 und 45 gehört eine elektronische Einrichtung.
Diese enthält einen Oscixllator von geeigneter Frequenz zur Regelung des Wandlers
und auf die unausgleiche, im. Brückenkreis mit den Spulen des Wandlers in übereinstimmung
mit der Bewegung des Taststiftes 104 induzierte
Spannung ansprechenae
Vorrichtungen. Die Ausgan sppannung vom Brückenkreis hat dieselbe Frequenz wie die
Erregerspannung. Es sind außerdem Vorrichtungen zur Glaichrichtung der Ausgangsspannung
und zur Erstellung eines Gleichspannunzsimpulses vorgesehen, der eine Funktion der
Spitzenspannung darstellt, die vom Wandler beim Durchgang des zu pr³fenden Bohrstahles
unter dem entsprechenden Fr³fschuh abgeleitet wird. Infolge der Geschwindigkeit,
mit der der Bohrstahl unter jedem Schuh hindurchrollt, und der Tatsache, da# die
Stege auf den Bohrstahl nur eins geringen Winkelbereich ³ber dem Umfang des Bohrs-tahles
ausmachen, befindet sich der Steg, der die gröte Trennung vom Prüfbett hervorruft,
nur eine sehr kurze Zeit unterhalb des Pr³fschuhs.
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Aus. diesem Grunde ist die Verwendung von Rochfrequenz für die Versorgung
des Wandlers von besonderer Bedeutung. Wenn die Erregerfrequenz des Wandlers nur
verhõltnismõ#ig gering wõre, beispielsweise 50 Hz betr³ge, dann k~nnte es vorkommen,
da# die Stege mit dem Früfschuh nur f³r so kurze Zeit in berührung stehen, daß dieser
Zeitraum unterhalb der Halfte der echselperiode der Erregerfrequenz liegt, so daß
keine korrekte Spitzenspannung entsprechend dem Durchmesser an den Stegen des Bohrstahles
vom Wandler abgenommen werden k~nnten. Mit der Verwendung der oben angegebenen Hochfrquenz
in der beschriebenen Maschine ergibt sich, daß die Spitzenperiode nur wenige Perioden
des Erregerwechselstromes ausmacht. Dies führt zu einer brauchbaren Ausgangsspannung,
die dem maximalen Bohrstahldurchmesser proportional ist.
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Obwohl die Ausgangsspannung dadurch eine zuverlässige Anzeige des
Bohrstahldurchmessers darstellt, hat sie nur eine unbequem kurze Zeitdauer. Man
wird deshalb diese Ausgangsspannung einer Vorrichtung zufuhren, welche sie verlängerte
Bine Impulslänge von na. 100 mill./sec. ist dafür geeignet.
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Aus einem später noch näher zu erläuternden Grunde können die Meßimpulse
vom Auskehlungsende und vom Schaft eine wesentlich geringe Dauer aufweiseno Die
Spannungsamphitude des verlängerten Impulses bleibt proportional dem Bohrstahldurchmesser.
Die Spannung wird auf einem Magnettrommelsystem aufgezeichnet, welches wtwas vereinfacht
in den Figuren 14 und 15 wiedergegeben ist. Die Magnettrommel 13o ist bei 131 im
Unterteil des Olbades 132 drehbar gelagert. Das Öl im Bad soll eine konstante Viskosität
aufweisen und dient somit nicht nur der Dämpfung von Bewegungsunregelmäßigkeiten
der Trommel und der Unterstützung des Antriebes mit genau gleichmäßiger Geschwindigkeit,
der sondern auch zur Erhaltung eines konstanten Abstandes zwischen/ Magnetoberfläche
der Trommel und den Aufzeichnungs-, Wiedergabe-und Losohungsköpfen. Diese Maßnahmen
sind wünschenswert, um sicherzustellen, daß die von der Trommel abgeleiteten Spannungen
in genauer Beziehung zu den Wandlerausgangsspannungen stehen. Die Trommel ist an
ihrem oberen Teil mit einem Schwungrad 133 verbunden, das am Umfang mit Hilfe einer
Reibrolle 134 angetrieben wird, welche auf einer zweistufigen Spannrolle sitzt.
Die Spannrolle 135 wird selbst wieder ##
mit Hilfe einer Reibrolle
136 angetrieben, die auf der ttelle eines Synchronmotors 137 montiert ist. Die Spannrolle
135 ist auf einem Arm 138 montiert, der bei 139 ist drehbar gelagert/und unter dem
Einfluß eines Betätigungssolenoids 14o über eine Zugfeder 141 mit dem Schwungrad
133 in Eingriff gebracht werden kann. Ist das Solenoid 14o stromlos, dann zieht
eine Absiehfeder 142 die Spannrolle vom Umfang des Schwungrades ab, so daß die Entwicklung
flacher Oberflächen auf den Umfang der Reiboberflächen der Spannrolle und der Rolle
135 vermeiden wird, was im Laufe der Zeit zu inderungen der Trommelgesohwindigkeit
führen könnte.
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Es ist selbstverständlich, daß die Bewegung der Magnettrommel 130
genau mit dem Bewegungsablauf der Ruhestellung der Maschine einschließlich der Hin-und
Herbewegung der Stoßstange e 68 des Betätigungszylinders 28 und des Betätigungszylinders
50 synchron sein muß. Die Klappen 53 und 54 müssen ebenfalls im richtigen Augenblick
betätigt werden.
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Um den gewünschten Synchronismus zu erzielen, werden die verschiedenen
luftbetätigten Vorrichtungen und die Betatigungssolenoide mit Hilfe einer Nockenwellenanordnung
gesteuert, welche synchron mit dem Schwungrad 133 angetrieben ist. Insbesondere
aus Fig. 15 erkennt man diese Anordnung.
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Die Magnettrommel 130 mu# mit sehr genauer Geschwindigkeit und frei
von Schwankungen angetrieben werden, um nicht nur eine genaue Synchronisierung sicherzustellen,
die hinsichtlich ihrer Forderungen nicht besonders kritisch ist, sondern auch umt
wie oben erwahnt, die Spannung, die von der Magnettrommel abgenommen wird, sehr
genau proportional zu der Spannung zu halten, welche auf dieser Trommel als Magnetfeldänderung
aufgezeichnet wurde. Jede kurzzeitige Anderung der Trommelgeschwindigkeit führt
zu einer Änderung der Ableseausgangsspannung und dies beeinträchtigt die Genauigkeit
der Kalibrierung und den genauen Auswurf von Uber-oder UntergröBen der BohrstihleO
Wenn infolgedessen die Magnettrommel 130 mit der Nockenwellenanordnung
gekuppelt
isty so erfolgt dies derart, da# auf das Schwungrad 133 keine wesentliche Belastung
übertragen wird oder eine Rückkopplung von der Nockenwellenanordnung mit Hilfe eines
Servosystems erfolgt.
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An das Schwungrad 133 ist eine biegsame Antriebswelle 134 angekoppelt,
die selbst wieder mit einem Winkelfehler-Hilfsgenerator 135 gekoppelt ist. Der Hilfsgenerator
135 mit den Schleifringen 136 beaufschlagt einen Hilfsverstärker, der in Fig. 14
nicht wiedergegeben ist und dazu dient, die Umlaufgeschwindigkeit eines Betätigungsmotors
137 zu steuern. Dieser Motor g. treibt getriebe eine über ein allgemein bei 138
angegebenes
gangsnockenwellenanordnung 139 in genauem
dem elastischen Antrieb 134 und damit mit dem Schwungrad 133 an.
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Die Nockenwelle und ihre Befestigung ergeben sich deutlich aus Fig.
16. Der untere Teil der Nockenwelle 139 ist in einer Reihe von Lagern 150 montiert.
Zwischen den Lagern trägt die Welle die Nocken 151. Die Nocken 151 tragen Nockenrollen
152, welche die Luftventile 153 steuern. Die Ventile 153 steuern selbst wieder die
Zufuhr der Druckluft zu den Betätigungezylindern, In ahnlicher Weise steuern die
Nocken 151 über ihre entsprechenden Nookenrollen elastische Schalter 154, die zur
Steuerung der elektrisch betätigten Teile, beispielsweise der Solenoide 128, 129
und 140 dienen. Der Vorgang soll im folgenden noch naher
erläutert
werden. Diese Steuerung der elektrisch betätigten Teile enthält nicht nur eine unmittelbare
Betätigung, sondern in einigen Fällen auch die Vorbereitung von Kreisen für anschließende
Betriebsvorgänge oder die Verhinderung des Betriebes einiger Kreise bis zum richtigen
Augenblick im Betriebeablauf.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ergibt sich aus Fig.
19. Die drei Wandler 38, 42 und 45 sind an die enteprechende elektronische Ausrüstung,
die schematisch bei 200, 201 und202 angedeutet ist, angeschlossen. Die für diesen
Zweck geeigneten Vorrichtungen sind im Handel erhältlich und brauchen deshalb nicht
nager erläutert zu werden. Die elektronischen Vorrichtungen können Anzeigegeräte
enthalten, von denen Btiz eine direkte Ablesung in linearen Abmessungen des Ergebnieses
der Messung mit Hilfe der Schuhe 37, 41 und 44 abgenommen werden kann. Mit den im
Handel erhältlichen Vorrichtungen erhält man diese Anzeige jedoch nur bei niedrigen
Geschwindigkeiten. Arbeitet die Maschine bei Betriebsgeschwindigkeit, dann werden
die AnzeigemeBgeräte abgeschaltet und es werden nur sehr kurz-dauernde elektrische
Impulse (in der Größenordnung von Millisekunden) durch den rollenden Durchgang der
Bohrstähle erzeugt. Die Amplitude dieser Impulse ist proportional dem maximalen
Durchmesser der Bohrstähle an einer Stelle an der MeBstelle longs des Bohrstahles.
Es kann vorkommen, daß das Einsetzen eines Bohrstahles
. dessen
Durchmesser mehrfach größer ist als der, fur den die Maschine ausgelegt ist, zu
einer Beschädigung fuhrt. Infolgedessen wird man zweckmäßig einen Übergrößen-Schalter
einbauen, der aus einem einfachen Schuh und einem dazugehörigen Mikroschalter 203
besteht und so angeordnet ist, daß er durch einen übergroßen Bohrstahl betätigt
wird, wenn dieser durch die Eingangsöffnung 62 durch die Stoßstange 63 eingeschoben
wird.
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Wie bereits erwähnt, erzeugen die Vorrichtungen 200, 201 und 202 eine
Hochfrequenzenergie, welche die Wandler 38, 42 und 45 speist. Das Spannungssignal
für den unausgeglichenen Zustand, das von dem Wandler kommt, wird verstärkt und
anschließend demoduliert, so daB ein Gleichspannungsimpuls entsteht, der eine Funktion
der von den Schuhen 37, 41 und 44 vorgenommenen Messung ist. Die demodulierten Gleichstromimpulsausgänge
der Vorrichtungen 200, 201 und 202 werden entsprechend auf Niederfrequenzfilter
204, 205, 206 aufgegeben, um die Hochfrequenzkomponenten der Impulssignale zu beseitigen,
welche entsprechend auf die Verstärkerstufen 207, 208 und 209 aufgegeben werden.
Wie oben erwähnt, bestehen die Ausgänge der Einrichtungen 204, 205 und 206 aus kurzen
Impulsen"die den Durchgängen der Schneidkante des zu prüfenden Stahles unter den
Priifschuhen entsprechen.
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Die Ausgänge der Einrichtungen 207, 208 und 209 bestehen deshalb aus
kurzen Signalimpulsen und zwar im wesentlichen Gleichstromimpulse. Aus den oben
erwähnten Gründen weisen diese Impulse
nur eine sehr kurze Dauer
auf und werden deshalb auf Impulsverlängerer 210, 211, 212 aufgegeben, welche die
Impulslängen auf von Millisekunden Yff 5 bis 100 Millisekunden Dauer erhöhen, ohne
daß jedoch die Impulsamplitude beeinträchtigt wird, welche nach wie vor ein Ma#
für die Bohrerabmessung in entsprechender form
darstellt.
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Wie oben erwahnt, beträgt die Dauer des Impulses, der dem Spitzendurchmesser
entspricht, bei dieser Ausführungsform ca.
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100 Millisekunden, jedoch kann man fur andere Abmessungen auch kürzere
Impulse von 10 bis 20 Millisekunden Dauer verwenden. steht Auf diese Weise 2tK die
Spitzendurchmesserinformation für den Vergleich mit den später gemachten Messungen
zur Verfügung, da die Impulse zeitlich zusammen existieren, während sie von der
Magnettrommel abgelesen werden. Nach der Benutzung wird die Magnetaufzeichnung in
bekannter Weise gelöscht.
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Es ist wunschenswert, daß die Aufzeichnung dieser Analogspannung auf
einer Magnetaufzeichnungsvorrichtung mit einer Frequenz in der Mitte des Tonfrequenzbereiches
erfolgt, da man bei dieser Frequenz die wirksamste Ablesung erhält. Infolgedessen
werden die Ausgänge der Impulsverlängerungseinrichtungen 210, 211 und 212 auf 1000
Hz-Oszillatoren 213, 214 und 214 aufgegeben und die Ausgänge der Oszillatoren 213
und 214 mit Amplituden, die eine
Funktion der Amplituden der Ausgänge
der Impulsverlängerer 200 und 261 darstellen, auf der Trommel 13o mit Hilfe der
Aufzeichnungsknöpfe 213 bzw. 217 aufgezeichnet. Man verwendet in bekannter Weise
eine Ultraschallvorspannung und einen Vorspannungsoszillator 218, wobei man die
Aufzeichnungsköpfe 216 und 217 über Widerstände 219 und 22o speist und ihnen Ultraschallsperrsiebe
zuordnet.
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Es ist nicht notwendig, daß der Ausgang des Wandlers 45, welcher die
Messung am Ende des Schaftes des Bohrers vornimmt, aufgezeichnet wird, jedoch kann
diese Aufzeichnung gegebenenfalls erfolgen, um die verschiedenen Teile der Einrichtung
noch mehr zu standardisieren.
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Der
Spitzendurchmesserinformation tragende Aufzeichnungskopf 216 ist um 240# bez³glich
des Kopfes 223 vorger³ckt, und hõlt so die Analogspannung der Information bezUglich
des Durchmessers, die als Impuls der Einheit 21o dient, 2 Sekunden lang, da im vorliegenden
Falleine Umdrehung der Trommel, d. h. eine Umdrehung um 36o°, einem Zeitraum von
3 Sekunden entspricht. Diese Zeitverzögerung dient dazu, die Bewegung des Bohrers,
dessen Spitzendurchmesser gemessen wurde, über die anderen Meßstufen bevor 41 und
44'in der Kalibriermaschine zu ermöglichen,/die zu den Behältern 56, 57, 58, und
59 fiihrenden Wählerplatten 54 und 55 erreicht werden, welche wiederum durch Signale
gesteuert werden, die sich aus dem Vergleich des Bohrerspitzendurchmessers
mit
den Durchmessern am Stielende und dem Schaftende ergeben.
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Aus dem gleichen Grund ist der die Kehlendedurchmesserinformation
tragende Aufzeichnungskopf 217 um 12o° bezuglich des Ablesekopfes 224 vorgeschoben
und hält so die Analogspannungsinformation, die sich auf den Kehlendedurchmesser
bezieht, für 1 Sekunde. Diese Winkelversetzungen der Köpfe ermöglicht die gleichzeitige
Ablesung aller drei gemessenen Abmessungen des Bohrstahles mit Hilfe eines einfachen
Analogrechners, wie er bei 241, 242 und 243 in Fig. 19 angedeutet ist. Von diesem
Analogrechner aus wird entschieden, ob der Bohrstahl @@ die richtigen Abmessungen
und die richtige Konizität aufweist und als auereichend angenommen werden kann oder
als Ubergrösse oder Untergrösse entsprechend den in dieser Anlage eingestellten
Grenzwerten zu verwerten ist.
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Der tum Aufzeichnungskopf 216 erzeugten Spur ist ein Rückepielmagnetkopf
223 zugeordnet. Ein weiterer Rückspielkopf 224 gehört zu der vom Aufzeichnungskopf
217 erzeugten Spur.
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Der Auagang des Kopfes 223 wird liber einea looo Hz-Verstõrkerstufe
mit konstanter Verstärkung, die bei 225 angedeutet ist, aufgegeben und gelangt dann
über eine Demodulatorstufe 226. In ähnlicher Weise wird der Ausgang des Kopfes 224
auf eine 1000-Hz-Wahlverstõrkerstufe 227 mit konstanter Verstärkung
in
einen Demodulator 228 aufgegeben.
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Der Ausgang des Oszillators 215 @ruaucht auf der Trommel nicht aufgezeichnet
zu werden, da die letzte tessinformation unmittelbar ohne Aufzeichnung auf die Trommel
verwendet werden kann, so da# der Ausgang ³ber eine Ausgleichsschaltung 229, welche
die elektrischen Eigenschaften der Aufzeichnung und Rückspielung der Trommel nachahmt
zu einer Verstärkerstufe 23o mit konstanter Verstärkung und einem Demodulator 231
geleitet wird Bei der ersten, vom Spitzendurchmesser des-Bohrstahles abgeleiteten
Abmessungsinformation handelt es sich um eine negative Auegangsgleichspannung vom
Demodulator 226. Gleichzeitig wird vom Demodulator 232 eine zusätzliche, äquivalente,
positive Aasgangsgleichspannung erzeugt. Diese positive Spannung wintdbals Bezugsspannung,
welche die Spitzendurchmesserinformation tragt, f³r den Vergleich mit der Information
f³r den Durchmesser am Kehlungsende des Schaftes, welche von dem Teil 228 kommt,
und dem Durchmesser am Schaftende selbst, wie sie von dem Teil 231 abgeleitet wird.
Dieser Vorgang wird im Zusammenhang mit dem gesamten Unterscheidungsrechensystem
der Kalibriermaschine und dem Solenoid 128 f³r die Klappe f³r brauchbare Bohrer
und dem Solenoid 129 f³r die Klappe fUr die zu verwerfenden Bohrer erläutert werden.
Die Unterscheidung
bae3ert auf dem Vergleich der den Abmessungen
entsprechenden Spannungswerte, der haupteächlich in den drei Diskriminatoren 241,
242 und 243 vor sich geht. Der Diskriminator 241 entscheidet dabei, ob die Spitzenabmessung
zu klein, ausreichend oder zu grosa ist, und zwar in der folgenden Weise : Die dem
Spitzendurchmesser entsprechende negative Spannung von dem Gerõt 226 wird in einer
Ausgleichsschaltung 237 und 238 mit einer vorher eingestellten konstanten und positive
Gleichspannung von dem Spannungsteiler 239 verlichen, der in bekannter Weise von
einer konstanten Spannungsquelle235 und 236 gespeist saut. Der Diskriminator 241
enthält blockierende Oszillatorauslösegeräte, die mit Halterelais 244 fur die Annahme
des gemessenen nohrers und 245 für die Feststellung, daß der gemssene Bonrer zu
gross ist, kombiniert sind.
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Diese @iese Gerõte arbeiten auf eine der drei folgenden Weisen : (1)
Ist das negative Gleichstromsignal für den Spitzendurchmesser vom Gerõt 226 bezüglich
der auf den Upannungsteiler 234 eingestellten positiven Gleichspannung zu klein,
dann bleiben beide Auslöser 244 und 245 inaktiv. Die hat schliesslich zur Folge,
daß beide Klappensolenoide 128 und 129 unwirksam bleiben und der betreffende Bohrstahl
über die Oberfläche 53 für zu kleine Bohrstõhle in die Kammer 56 fiir zu kleine
Bohrstähle geleitet watd
und verworfen wird.
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(2) Liegt die Signalepannung f³r den Spitzendurchmesser, wie sie vom
Gerat 226 kommt, zwischen den beiden voreingestellten Grenzen, die auf den Potentiometer257
und 23 238 eingestellt sind, dann zundet die Auelösevorrichtung 244 f³r die Anlage
des betreffenden Bohrstahles und versperrt das entsprechende zugehörige Relais.
Später wird noch näher erläutert werden, welchen Einflus. s dies auf das Solenoid
128 besitzt.
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(3) Die dritte mögliche Wirkungsweise des Diskriminators ergibt sich,
wenn man annimmt, daß die vom Gerõt 226 kommende Informationsspannung für den Spitzendurchmesser
oberhalb der vorliegenden, auf den Potentiometer 238 eingestellten Grenze liegt.
Sie liegt dann offenbar auch oberhalb der auf dem Potentiometer 237 eingestellten
Grenze. In diesem Falle sperren beide Auslösevorrichtungen 244 und 245 die beiden
zugehörigen Halterelais.
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Die beiden zugeordneten Auagangsrelais echliessen ihre Kontakte 246
und 247, so da# das Solenoid 129 f³r die Ubergr~ssen und nicht das Solenoid 128
f³r die annehmbaren Grossen betätigt wird.
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Der Bohrstahl rollt nunmehr ³ber die geschlossene Annahmeklappe 54
und findet die Ubergr~ssenklappe 55 (Fig. 16) offen. Damit kann der Bohrstahl in
den Ubergrössenkasten 57 gelangen. Das Diskriminatorkanalgerät 242 f³r den Durchmesser
am Auskehlungsende des Bohrers arbeitet in ähnlicher Weise wie das Gerõt 241.
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Hier wird Mediglich die vom Gerõt 228 kommende negative Gleichspannung
al@ Durchmesserinformation nicht mit einer festen vorliegenden positive Spannungwiebej239;
sondern mit einer positiven Spannung vergliche@@ die von dem tatsächlichen Spitzendurchm§acer
des Bohrstahles abhängig ist. Diese vom Gerõt 232 kommende Spannung gelangt ³ber
eine Ausgleichsschaltung 233 zu Grenzwählerpotentiomatern im Gerõt 248, indem die
Auslösegrenzen auf Potentiometer in ähnlicher Weise wie oben im Zusammenhang mit
den Potentiometern 237 und 238 beschrieben eingestellt werden und damit der Durchmesser
am Auskehlungaende des Bohrstahles von der richtigen Basis mit dem Spitzendurchmesser
des gleichen Bohretahles verglichen werden kann. Auf diese Weise ist sichergestellt,
daß der Bohrstahl, wie oben erläutert, die vorgeschriebene Konizität aufweist. Der
Diskriminator 242 f³r den Durchmesser am Auskehlungsende enthält Blockierungeoszillatorauslösevorrichtungen
254, 255 mit Relaikcntakten26 und 257, die hinsichtlich ihrer Funktion den Ausldeevorrichtungen
244 und 245 bzw. den Relaiakontakten 246 und
247 entsprechen.
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Auch der Diskriminator 243 f³r den Durchmesser am Schaftende des Bohrstahles
weist Blockierungsoszillatorauslösevorrichtungen 264, 265 mit Relaiskontakten 266
und 267 auf, die hinsichtlich ihrer Funktion den Auslosevorrichtungen 244 und 245
und den Relaiskontakten 246 und 247 entsprechen.
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Im Diskriminator 243 wird die negative Gleichspannung als Anzeige
fUr den eigentlichen Durchmesser am Schaftende, wie sie von dem Gerõt 231 kommt,
im Grenzwählerpotentiometergerät 249 mit einer positive Spannung verglichen, die
eine Funktion des Spitzenenddurchmessers ist, wie er aus dem die Gerõt 232 über
i Ausgleichssohaltung 234 kommt. Die Auagleichsschaltungen 235 und 234 sind hauptsächlich
aus ingenieurmässigen Uberlegungen im besonderen vorliegenden Ausführungsbeispiel
vorgesehen. In dieser vorliegenden Maschine erfolgt die Abschlussmessung auf einem
Empfindlichkeitsspiegel, der vier mal geringer als die Spitzenabschluesmessung ist
und infolgedessen mues die Vergleichsspannung g von der Spitzenabschluesdimension
232 um 4 : 1 gedõmpft werden, bevor man sie auf das GrenzwählergerCt 249 aufbringen
kann. Auch die Messung für das Ende des auagekehlten Teiles auf des Bohrers erfolgt/einem
Empfindlichkeitaspiegel,
der auf der Hälfte der Spitzenabschlussmessung liegt und deshalb muse die Vergleichaapannung
von der Spitzenabschlussdimension
232 um 2 : 1 gedõmpft werden,
bevor man sie auf das Grenzwählergerõt 248 aufbringen kann. Auf diese Weise erzeugt
die Diskriminatorrechnung in den Geräten 241, 242, und 243 die gewünschten Annahmesignale
f³r uie Annanweklappe 54, wenn der Bohrstahl die richtige Konizität aufweist. Aus
Zweckmässigkeitsgrunden sind die voreingestellten Potentiometerkreise 233-234v 248
und 249 f³r den Konizitätsvergleich alle in einem Gerõt 24o untergebracht.
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Die fur die Gerõte 248 und 249 vorgesehenen Schalter, bei denen es
sich im allgemeinen um Gleicnlaufachalter handelt, sollen die Einstellung unterschiedlicher
Konititätsgrenzen f³r verschiedene Lõngen der Bohrstõhle erm~glichen.
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Im folgenden soll nunmehr die Wirkungsweise der Kalibriersolenoide
128 und 129 beschrieben werden.
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Bei einem Kontaktschaltsystem mit den Kontakten 246, 247, 256, 257,
266 und 267 sind die foigenden Permutationen von Kontakt-oder Schaltvorgõngen m~glich.
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Wenn alle, aber auch nur wenn alle Bohrstahldurchmesser"gut" wind,
dann machen die Kontakte 246 bis 256 und 266 zum gleichen Zeitpunkt Kontakt. Diese
Kontakte betätigen über Leitungen 268 und 269 ein Klappenhalterelais in dem Ralterelaiskasten
270, welcher wiederum das Solenoid 128 f³r die Annehmbaren Bohrstahlt betatigt.
Auf diese Weise können die annehmbaren Bohrstõhle bzw. der gerade geprüften annehmbare
Bohrstahl in den entsprechenden
von der Klappe 54 normalerweise
verschlossenen Kasten fallen.
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Bleiben einige der oben erwähnte Kontakte 246 oder 256 oder 257 unwirksam,
dann ist keine Strombahn von der Leitung 268 nach 269 vorhanden und damit bleibt
auch d@c Klappenhalterelais im Kasten 27o unwirksam. In diesem Fall kann der gemessene
Bohratahl nicht durch die Annahmeklappe 54 oder durch dte Ubergrossenklappe 55 fallen
und rollt langs der Oberfläche 53 in den Kasten 55 für die Untergr~sse. Arbeiten
einige der Relaiskontakte 247 cder 257 oder 267, dann zeigt dies an, dab wenigstens
eine der Bchrstehlabmessung@n zu gross ist.
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Dabei werden die Leiter 271 und 268 angeschaltet, wodurch das entsprechende
Klappenhalterelais im Halterelaiskasten 27o erregt wird. In allen di@sen Fõllen
wird @lso des Solenoid 129 für die ~bergr~ssenklappe betõtigt, wobsi jadoch das
Solenoid 128 fur die Klappe für die guten oder richtigen Bohrstõhle unbetõtigt bleibt.
Dies erfolgt mit Hilfe einer bekannten Anordnung @iner "Entweder-Oder"=Schaltung,
wobei der Zustand"beide"ausgeschlossen ist.
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Der Abschlussmikroschalter271 auf der Nocks 27b beendet die Haltewirkung
des Halterelaiskaatena und ermöglicht das Stromloawerden der Klappensolenoide 12@,
129 sowie das Schliessen der Klappen. Be seitliche Einstellung der Nooke 27o mit
den jeder drei Voreprüngen ist derart gewählt', daß
Beendigungsvorgang nur einmal pro Sekunde nach dem Durchgang jedes Bohrstahles durch
das in Fig. 16 wiedergegebene Wõhler-Klappen-
Gerõt erfolgt.
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In ähnlicher Weise ist ein Beendigungsmikroschalter 261 auf einer
dreinockigen Kurvenscheibe 26o vorgesehen, welche die Vergleichsrechenwirkung beendet.
Dies erfolgt in ähnlicher Weise einmal pro Sekunde, wobei die Rechenausl~sekreise
funktionsbereit, jedoch ungeziindet bleiben und die nächste Gruppe von Abmessungsinformationen
entsprechend den drei Messungen am nächsten Bohrstahl abwarten.
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Auf der dreinockigen Kurvenscheibe 25o oefindet sich ein weiterer
Mikroschalter 251, welcher einmal pro Sekunde ³ber die Nulleinstellung 252 d in
den Impulsverlängerungageräten 21@, 211 und 212 erzeugten Abmessungsinformationsimpulse
beendet, wobei jedoch diese Gerõte in einem Zuetand f³r die Aufnahme der nächsten
Gruppe von Impulsen verbleiben.
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Somit öffnet sich das ganze System einmal pro Sekunde bei dieser besonderen
Ausfuhrungsform der Erfindung, die @elbstverstõndlich nur ein Beispiel darstellt.
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PUr grössere Abmessungen der zu prüfenden. Bohrstähle ist der Arbeitszyklus
vorzugsweise langsamer, da die tat-säohliohe Geschwindigkeit im weitesten Umfange
durch den Rollumfang der Bohrstõhle bestimmt wird. FUr kleinere Bohrstähle kann
die
Arbeit8geschwindigkeit höher als einmal pro Sekunde sein, da der Rollumfang kleinerer
Bohrer kürzer als der von gr~sseren Bohrstählen ist.
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Fig. 18 zeigt in schematischer Darstellung die Wirkungsweise der emechanischen
Teile der erfindungsgemässen Vorrichtung. Man erkennt, dal3 die Trommel 13o an einen
Nockenschalrer 25os 26o und 27o angekoppelt ist, welcher die Mikroschalter 251,
261, 271 steuert. Der Mikroschalter 251 steuert die Nulleinstellung der Impulsverlängerungskreise
210, 211 und 212 mit Hilfe von Nulleinstellungavorrichtungen 252.
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Die flexible Antriebswelle 143 treibt ein Hilfssteuerpotentiometer
144 an und steuert liber einen Magnetverstärker 253 einen Hilfamotor 145. Die Nockenwelle
147 B wird dabei in der oben beschriebenen Weise angetrieben. Man kann für die Unterscheidung
auch andere Auslösevorrichtungen verwenden, beispielsweise Gasentladungsauslösungsröhrenkreise.
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FUr die Aufzeichnung, die im vorliegenden AusführungsbeispieH mit
Hilfe einer Magnettrommel erfolgt, kann man auch andere Aufzeichnungavorrichtungen,
beispielsweise Matrixaufzeichnungskreise verwenden, die jedoch nicht im einzelnen
beschric ben zu werden brauchen. Die elektrischen Nockenschalter haben õhnliche
Rollen, nämliche diejenigen der Aufzeichnung, Löschung und der Vorbereitung der
Kreise für ihre Betätigung.
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FalU keine Aufzeichnungetrommel verwendet wird, kann der Hilfeantrieb
in Wegfall kommen.
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Das Buftsystem f³r die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen
LufteinlaB 278 und einen Unterdruckausschalter 277, ein Filter 279 und einen Druckregler
280. an kann außerdem ein Druckmeßgerät 281 vorsehen. Der Luft@leitung ist ein Schmiergerõt
283 zugeordnet, welches einen feinen Öldampf in die Luft in eine Verteilerleitung
284 unter Steuerung durch ein elektrisch betätigtes Hauptluftsteuerventil 285 einf³hrt.
Die Arbeitsspule 286 dieses Ventils wird von einer Hauptversorgungsleitung 287 über
einen Schalter 288 und eine Sperrvorrichtung gesteuert, welche durch einen Übergrößenfestatellungsschalter
203 gegeben ist, der dahingehend wirkt, da3 die mittels Druckluft betätigte Vorrichtung
der Maschine zum Stillstand kommt und ein Verklemmen von Maschinenteilen verhindert.
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Die durch das Steuerventil 285 kommende Luft gelangt zur Verteilerleitung
284 und die Zuf³hrung zu den einzelnen Luftbetõtigungsvorrichturgeli wird mit Hilfe
einer Reihe von Ventile 153 gesteuert, die wiederum durch el@e Reihe von dreinockigen
Kurvenscheiben 151 auf der Welle 147D gesteuert sind. So steuert beispielsweise
eine Kurvenscheibe 290 mit ihrer Nockenrolle 291 ein Luftventil 292, welches selbst
wieder die Luftzuführung zu dem Zylinder 50 ³ber Stromungsregulatoren 293, 294 und
ein Hilfaventil 295 regelt.
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Bine weitere Kurvenscheibe 296 auf der Welle 147B mit ihrer Nockenrolle
297 und dem zugehörigen Luftventil 298 steuert die Luftzufuhr zum Trichterversorgungszylinder
@6 ³ber das solenoidbetätigte Ventil 299.
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Fine weitere Kurvenscheibe 300 mit u ockenrclle 301 und Luftventil
302 steuert die Luftzufuhr zu dem Betätigungssylinder 28 der dreifachen Hubnocke
31, 32, 33. Außerdem ist ein Strömungsregler) 305 vorgesehen.
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Die Kurvenscheibe 305 mit Nockenrolle 306 und Luftventil 307 steuert
die Betätigung des Trichterrührzylinders 72 über die Strömungssteuervorrichtung
308.
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Die beschriebene Maschine hat sich in der Praxis als außerordentlich
zufriedenstellend erwiesen und ermöglicht die genaue Kalibrierung oder Messung von
Pohrstählen mit hoher Geschwindigkeit, beispielsweise bei der wiedergegebener. Maschine
mit mittleren Bohrstõhlen einmal prc Sekurde, d.h. 3600 Pr³fungen pro Stunde, so
da# alle aus der Produktion kommenden Bohrstõhle in vollem Umfange geprüft werden
k~nnen, ohne da# man sie wie bischer f³r den Pr³fungsvorgang besonders stapeln muß.
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Patentansprüche