DE2054643A1 - Vorrichtung zur Bestimmung von Abmessungen - Google Patents

Description

"Vorrichtung zur Bestimmung von Abmessungen"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bemessung von Abmessungen, die einen Meßkopf aufweist, an dem ein Paar paralleler Vorschubstangen gleitend geführt und von einer Vorschubeinrichtung axial in entgegengesetzten Richtungen bewegbar ist, wobei an dem Vorschubstangenpaar ein Paar Meßfühler befestigt ist, welches die Größe des jeweils zwischen ihm liegenden Abstandes mißt, während ein Signalgenerator ein Bemessungesignal erzeugt.

Die vorgenannte Vorrichtung, auf welche die, Erfindung Bezug % nimmt, dient im besonderen zur automatischen Messung und digitalen Anzeige der Abmessungen von Werkstücken, die bearbeitet werden, und sie erzeugt ein Bemessungssignal, wenn die Abmessungen des Werkstückes oder eine bestimmte Abmessung mit einer gewünschten Sollgröße, die vorgewählt oder vor eingestellt ;... t. üb ereinstimmt,wobei diese vorgewählte Größe einer aufgezeich-

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- 2 neten und gespeicherten Information entspricht.

Vorrichtungen zur präzisen Bestimmung von Abmessungen, die automatisch während eines Arbeite- oder Verfahrensablaufes arbeiten und während dieses Verfahrensablaufes Abmessungen eines Werkstückes bestimmen und überwachen, bekommen eine zunehmend größere Bedeutung durch die steigende Verbreitung von Schleifmaschinenwerkzeugen, die numerische Steuerungen benutzen. Bei Vorrichtungen dieser Art wird vor einem Bemessungsvorgang ein Paar Meßfühler automatisch durch geeignete Mo tore in eine vorbestimmte Bemessungsstellung gefahren, die eingenommen werden muß, um Durchmesser vo» Werkstücken zu messen, die mit einer Bemessungsvorschrift bzw. vorgegebenen Infcarnation übereinstimmen müssen, die in einer Permanentaufzeichnung, wie beispielsweise einem Lochstreifen, gespeichert ist. Bemessungssignale zeigen dann an, wenn das Werkstück bis auf die gewünschte Abmessung geschliffen worden ist.Diese Bemessungssignale werden durch überwachungseinrichtungen,beispielsweise pneumonische Elemente oder Diffenrentialtraneformatoren, die an einem Meßfühler angeordnet sind, erzeugt. Auf diese Weise haben die Vorrichtungen die Fähigkeit, Arbeiten über einen weiten Bereich von Abmessungen hinweg auszuführen und sie sind infolgedessen dazu in der Lage, eine Reihe von abgestuften Durchmessern eines zylindrischen Wertstückes oh» Nacheichung oder Ifeueins teilung zu messen.

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Bei der Arbeit solcher Vorrichtungen werden bei jedem neuen Arbeitsspiel zur Bestimmung einer Abmessung einem Motor voreingestellte Informationen zugeleitet, und der Motor arbeitet dann über ein Getriebe und über Antriebsgewindespindeln auf Fühler, um das Paar der Fühler in eine vorbestimmte Stellung zur Durchführung der Bemessungsarbeit zu überführen. Es ist daher außerordentlich wichtig, daß die Vorschubeinrichtung zur Bewegung der Meßfühler sehr genau arbeitet,da- j

mit die Einstellgenauigkeit der Fühler nicht, durch mechani- j ^ sehe Fehler während der Einstellarbeit beeinträchtigt wird.

Es hat sich als schwierig erwiesen, die Endgröße eines zu j

schleifenden Werkstückes absolut und digital durch analoge |

Einrichtungen, wie beispielsweise pneumonische Elemente, ι

Differentialtransformatoren oder dergl., die nicht elek- i

trisch mit dem Steuerkreis für die Einstell- und Vorschub- j

nrbeit der Meßfühler verbunden sind, anzuzeigen. . ι

Ea ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vor- !

richtung zu schaffen, welche eine lineare Messung und digi- , tale Anzeige der Durchmesser von Werkstücken über einen weiten Bereich von Abmessungen hinweg gestattet, ohne daß Einstellarbeiten eines Paares von Meßfühlern erforderlich waren.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,

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eine Vorrichtung zur Bestimmung von Abmessungen zu schaffen, die eine umkehrbare oder reversible Zähleinrichtung aufweist, in der Fehlzählungen, die während einer Bemessungsarbeit auftreten, korrigiert und nicht mit den Fehlern während folgender Bemessungearbeiten angesammelt werden.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Bestimmung von Abmessungen so auszugestalten, daß sie eine Ableseeinrichtung besitzt, die in der Lage ist, linear eine Skala abzulesen, welche unmittelbar in Übereinstimmung mit der relativen gegenseitigen Bewegung der Meßfühler bewegt wird.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Bestimmung von Abmessungen einen Meßkopf auf, an dem ein Paar paralleler Vorschubstangen gleitend geführt und von einer Vorschubeinrichtung axial in entgegengesetzten Richtungen bewegbar ist,wobei an dem Vorschubstangenpaar ein Paar Meßfühler befestigt ist, welches die Größe des jeweils zwischen ihnen liegenden Abstandes mißt und die Werte in einer Vergleichseinrichtung überprüfen, um auf diese Weise ein Bemessungssignal zu erzeugen. Außerdem ist an der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung an einer Vorschubstange des Vorechubstangenpaares eine Skala befestigt, die sich parallel zur Stqjige erstreckt, während an der anderen Stange des Paares eine Ableseeinrich-

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tung angeordnet ist, welche die Skala einer anderen Stange linear abliest, wenn diese unmittelbar in Übereinstimmung mit einer gegenseitigen Relativbewegung der Fühler verschoben wird. Eine Zähleinrichtung zählt dabei die Abmessung bzw. Größe des Abstandes zwischen den Fühlern in Abhängigkeit von Signalen, die von der Ableseeinrichtung geliefert werden.Eine Anzeigeeinrichtung ist mit der Zähleinrichtung verbunden, um eine Digitalanzeige der Abmessungen des Abstandes zwischen den ä beiden Meßfühlern durchzuführen. Eine Speichereinrichtung speichert ein Sollgrößensignal, das aus einer Informationsanzeige abgeleitet wird, die in einer Permanentaufzeichnung, beispielsweise einem Lochstreifen, gespeichert ist. Die bereits erwähnte Vergleichseinrichtung ist mit der Speichereinrichtung und de-r Zähleinrichtung verbunden, um die festgestellte Größe des Abstandes zwischen den beiden Meßfühlern mit der gewünschten Größe zu vergleichen und ein Bemessungesignal zu erzeugen, wenn die Größe des Abstandes der beiden j Meßfühler mit der Sollgröße, welche eingespeichert wurde, übereinstimmt.

Da bei der. vorgenannten Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung die Ableseeinrichtung in der Lage ist, eine lineare Ablesung bzw. Bemessung der Skala über einen weiten Bereich von Abmessungen hinweg vorzunehmen, wenn die Skala unmittelbar in Übereinstimmung mit Relativbewegungen

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der beiden Meßfühler bewegt wird, ist es auch nicht notwendig, daß der Abstain der beiden Meßfühler mechanisch voreingestellt wird und in Übereinstimmung mit Bemessungsinformationen zur Bestimmung der Abmessungen überführt wird,bevor eine Bemessungsarbeit durchgeführt wird.

Die vorgenannten und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung bei längs der Linie I-I in Fig. 2 verlaufender Schnittebene.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung gem. Fig. 1 in einer Schnittansicht bei längs der Linie II-II in Fig. 1 verlaufender Schnittebene.

Fig. 3 zeigt eine Teilfrontansicht, aus der ein Paar Meßfühler erkennbar sind, welche mittels Vorschubstangen gleitend an einem Meßkopf geführt und abgestützt sind.

Fig« 4 zeigt eine Teilansicht der Vorrichtung gem. Fig. 1 bei Betrachtung in Richtung des in dieser Figur eingezeichneten Pfeiles und bei längs der Linie IV-IV verlaufender Schnittebene.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Zusammenarbeit der einzelnen Komponenten und Steuereinrichtungen

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erkennen läßt, welche für die Steuerung des Bemessunge-Vorganges wesentlich sind.

Pig. 6 zeigt ein Blockdiagramm ,der Steuereinrichtung, die mit einer Digitaleinrichtung des umkehrbaren Zählers korrespondiert.

Fig. 7 zeigt eine Schemaansicht eines Teiles der Steuereinrichtung, die mit einer Digitaleinrichtung des Einstellgrößenwertes korrespondiert.

Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm der Steuereinrichtung, die ^

mit einer Digitaleinheit der Vergleichseinrichtung korrespondiert.

Wie die Fig. 1 erkennen läßt, besitzt die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Bestimmung von Abmessungen einen Meßkopf 10, der an einer Führungsstange 11 und einer Kolbenstange 12 mittels Muttern 13 und H an der Rückwand 14« des Kopfes befestigt ist. Die Führungsstange 11 ist gleitend in Kugelbuchsen 15-und 16 aufgenommen, welche in

axialer Richtung durch Flansche 17 und 18 in Bohrungen 19 "

und 20 festgelegt sind. Die Flansche 17 und 18 sind an den Außenenden von Bohrungen 19 und 20 vorgesehen, die in einem Widerlager 21 angeordnet sind. In einem Hydraulikzylinder 23, an dessen beiden Enden Zylinderkappen 26,27 befestigt sind, ist ein Kolben 22 gleitend verschiebbar aufgenommen. Beide

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Arbeitsräurae des Hydraulikzylinders sind mit einer Druckquelle über ein nicht gezeigtes Wechsel ventil verbunden.Ein rückseitiger Deckel 32 ist am hinteren Ende des Widerlagers 21 angeordnetem zu verhindern, daß sich Staub und Kühlmittel an der Führungsstange 11 und an der Kolbenstange 12 anlagern kann.

An der Vorderseite des Meßkopfes 10 ist ein Paar Backen 28, 29 vorgesehen, welches einen offenen Spalt 44 zwischen sich begrenzt, der zur beweglichen Aufnahme eines Paares von Trageinrichtung 30 und 31 dient, das Meßfühler 35»36 trägt. Vor Schubstangen 40 und 41, die in Fig. 2 gezeigt sind, sind parallel zueinander verlaufend in Kugelbuchsen 37 gleitend geführt, die ihrerseits fest in Bohrungen 38 und 39 in den Backen 28 und 29 aufgenommen sind.

Die Trageinrichtungen 30 und 31 sind an den Vorschubstangen 40 bzw. 41 befestigt und sind infolgedessen in einem Abstand voneinander abgestützt, so daß sie sich während der Vorschubbewegung nicht berühren können. Die Trageinrichtung 31 besitzt eine nach unten gerichtete Verlängerung 31 a (Fig.1), an der der Meßfühler 36 in bekannter Weise, beispielsweise durch eine Schwalbenschwanzführung, einstellbar befestigt ist. In gleicher Weise besitzt die Trageinrichtung 30 eine

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naoh oben gerichtete Verlängerung 30a, an der der Meßfühler 35 einstellbar befestigt ist. An den Enden der Meßfühler 35 und 36 sind kleine harte Tastköpfe- 42 und 43 befestigt, die in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegen, die mittig zwischen den beiden Vorschubstangen 4Qund 41 verläuft, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Während der Schleifarbeit sind die Tastköpfe 42 und 43 in der Lage, ein nicht gezeigtes Werkstück an Stellen zu berühren, die einander diametral gegen- ^ überliegen. Da die Meßfühler 35 und 36 so konstruktiv ausgebildet sind, daß eine gegenseitige Kollision während ihrer Bewegung ausgeschlossen ist und daß lediglich die Tastköpfe 42 und 43 einander berühren können, sind sie über eine Gesamthöhe der Größe, die durch den offenen Spalt 44 zwischen den Backen 28 und 29 definiert wird, hinweg bewegbar. Balgen oder Manschetten 33 dienen dazu, zu verhindern, daß Schleifpulver und Kühlmittel in den Meßkopf eintreten und an den Vorachubstangen 40 und 41 anhaften.

Am unteren Ende der Vor Schubstange 40 ist gem. Fig. 2 eine Blindbohrung 34 vorgesehen, die einen Schlusselschilt ζ 45 bildet, in welche ein Schlüssel oder Keil 46 eingreift, der an einem Stutzen 47 befestigt ist. Dieser Stutzen 47 besitzt einen fest an der Unterseite der Platte 48 des Meßkopfes 10 befestigten Plansch, dessen Aufgabe darin besteht, die Vorschubstange 40 gegen eine Drehung festzuhalten. Die andere

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Vorschubstange 41 wird durch eine gleichartige Einrichtung mit einem Stift, der in einen Sahlite eingreift, an einer Drehung gehindert.

Am oberen Teil der VorSchubstange 40 ist ein Flanschteil 50 angeformt, der in einem Zylinder 51 aufgenommen ist, der eine Gewinderautter 52 besitzt* Am flanschteil 50 sind Stifte 53 in der Weise befestigt, daß sie in gleitender Berührung mit dem Zylinder 51 stehen, so daß die Mutter 52 durch die vorgenannte Berührung bzw. Verriegelung der Vorschubstange 40 an einer Drehung gehindert wird. Zwischen der Mutter 52 und dem Flanschteil 50 ist eine Feder 57 angeordnet, welche die Vorschubstange 40 nach unten zu drücken sucht. In die Mutter 52 ist eine Gewindespindel 54 eingeschraubt, die in einem oberen Glied 55 drehbar gehalten ist. Ein Zahnrad 56 ist an der Gewindespindel 54 befestigt. In gleicher Weise iet am oberen Teil der Vorschubstange 41 eine entsprechende Vorschubeinrichtung angeordnet, die von einem Flanschteil gebildet wird, das am Ende derVorschubstange 41 angeformt ist. Ein Zylinder 64 mit einer Spindelmutter 61 und einer Gewindespindel 6, die in diese Spindelmutter eingreift,eine Feder 62 und Stifte 63, die an einem Flanschteil 60 befestigt sind, vervollständigen die Vorschubeinrichtung. Die Stifte 63 stehen in gleitender Berührung mit der Spindel-

■tx

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mutter 61, um diese gegen Drehung festzuhalten. Ein Zahnrad 66 ist an der Gewindespindel 65 befestigt. Die Feder 62 ist zwischen dem Flanschten 60 und dem Zylinder 64 angeordnet, um eine nach oben gerichtete Kraft auf die Vorschubstange 41 auszuüben. Da die Gewindespindeln 54 und 65 dieselbe Steigung, Jedoch entgegengesetzte Steigungsrichtungen aufweisen, werden sie bei Drehung in der gleichen Richtung entgegengesetzt zueinander bewegt, so daß die Vorschubstangen 40 und 41 in axialer Richtung in entgegengesetzten Richtungen in Bezug aufeinander von den Spindelmuttern 52 und 61 verschoben werden. Mit ihnen die Zylinder 51 und 64 und die Federn 57 und 62.

Die Federn 57 und 62 erlauben den Zylindern 51 und 64 eine bestimmte Strecke in Achsrichtung zu wandern, so daß die auf Druck beanspruchten Federn einen Meßdruck auf die Tastköpfe 42 und 45 ausüben, weil die Vorschubstange 40 mit dem oberen Tastkopf 42 nach unten von der Feder 57 und die Vorschubstange 41 mit dem unteren Tastkopf 43 nach oben von der Feder 62 gedrückt wird.

Am Zylinder 64 ist gem. Fig. 1 ein Endschalter 67 fest angeordnet, und zwar in der Weise, daß sein Betätigungsarm mit einem Zapfen 68 in Berührung treten kann, der vom Flanschteil 60 durch einen Sbhlitz 59 im Zylinder 64 herausgedrückt

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wird, wenn die Feder 62 um einen vorbestimmten Betrag auf Druck beansprucht wird. Der Endschalter 67 erzeugt auf diese Weise ein Signal, das einem nicht gezeigten Speisekreis eines Motors 70 zugeführt wird, um die Arbeitsweise des Motors zu steuern.

Vor einem Bemessungsvorgang werden die Meßfühler 35 und 36 voneinander entfernt, um den Spalt zwischen ihnen zu vergrößern, so daß die Tastköpfe 42 und 43 nicht mit dem Werk-™ stück kollidieren können, wenn der Meßkopf 10 nach vorn in die Meßstellung verfahren wird. In der Meßstellung werden dann die Meßfühler 35 und 36 in Richtung aufeinander zu bewegt, um das Werkstück diametral zu umfassen und von entgegengesetzten Punkten her zu berühren. Nachdem der Meßkopf 10 in die Meßstellung vorgeschoben worden ist, werden die Meßfühler 35 und 36 in Richtung auf das Werkstück verfahren, indem der Motor 70 in Betrieb genommen wird und dessen Triebkraft über die Wirkung eines Getriebes, das noch erlaufe tert werden wird, umgewandelt wird. Die Tastköpfe kommen dann mit dem Werkstück in Berührung. Da die Gewindespindeln 54 und 65 vom Motor 70 in Rotation versetzt werden, bis das Signal, das der Schalter 67 erzeugt, geliefert wird, wird der Zylinder 51 nach unten relativ zur Vorschubstange 40 bewegt und die Feder 57 auf Druck beansprucht, während der Zylinder 64 relativ zur Vorschubstange 41 nach oben bewegt

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wird und die Feder 62 auf Druck beansprucht. Wenn die Federn 57 und 62 in einer vorbestimmten Weise in Abhängigkeit von ; den entsprechenden Verschiebungen der Zylinder 51 und 64 auf Druck beansprucht sind, wird der Motor 70 durch ein Signal : abgeschaltet, das der Endschalter 67 in der vorgeschriebenen ; Weise liefert. Auf diese Weise wird ein vorbestimmter Meß-

druck bzw. Anlagedruck der Tastköpfe 42 und 43 gewährleistet. J

Am oberen Glied 55 (Fig. 1) ist ein Zahnrad 75 drehbar gela- _; % gert, welches mit Zahnrädern 56 und 66 im Eingriff steht und außerdem ein Zahnrad 76 antreibt, das an der Abtriebswelle 77 des Motors 70 befestigt ist. Eine Magnetbremse 80 mit einer Erregerspule 82 und einer Scheibe 78 ist am oberen Ende der Welle 77 befestigt. Die Magneterregerspule 82 ist \ an einer Deckelplatte 83 befestigt, die am oberen Glied 55 ! angeordnet ist und in bekannter Art der Scheibe 78 gegenüber- i steht. Sie dient dazu, die Welle 77 gegen Rotation durch j

Reibschluß mit der Scheibe 78 festzuhalten. Die Magnetbremse j λ

i ™ 80 dient dazu, Änderungen des Meßdruckes zu verhindern, die ι

i sich während uer Rotation der Vorschubgewindespindeln 54 und

65 durch unerwünschte Vibrationen einstellen können, nachdem j der optimale Meßdruck auf die Fühler 35 und 36 übertragen

worden ist. .Ij.

Die Fig. 4 zeigt eine Einrichtung, mit welcher die relative j

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" 109822/12.13 I

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Verschiebung der Meßfühler 35 und 36 in bezug aufeinander, d.h. die Größe des zwischen ihnen liegenden Abstandes, gemes sen werden kann. Ein Widerlager 65 ist am unteren Teil der Vorschubstange 41 befestigt. An ihm ist ein I-förmiger Halter 86 feat angeordnet. Eine magnetische Skala 87 ißt am Widerlager 85 mit einem Ende befestigt und mit dem anderen Ende am L-förmigen Halter 86 festgelegt. Sine Ableseeinrichtung 88 in Form eines Magnetkopfes, der auf Magnetflußänderungen anspricht, ist am unteren Ende der Vorschubstange 40, und zwar an einem d^ort gehaltenen Widerlager 89 in der Weise befestigt, daß sich die Ableseeinrichtung bzw. der Magnetkopf koaxial zur Skala 87 erstreckt. Die magnetische Skala 87 und die Ableseeinrichtung 88 sind in Übereinstimmung mit den Relativbewegungen der Meßfühler 35 und 36 in bezug aufeinander bewegbar. Es handelt sich um bekannte, kommerziell erhältliche Einrichtungen, und zwar die Modelle MSS-101 und MSD-101 des sogen. »SONY PRECISION MAGNETIC SCALING SYSTEM», das von der SONY CORPORATION OP JAPAN hergestellt wird. Ein Differentialtransformator 90 ist fest am Widerlager 89 angeordnet. Ein Anschlag 91 ist einstellbar am L-förmigen Halter 86 befestigt, und zwar in der Weise, daß er in den Kern des Differentialtransformators 90 eingreift, wenn die Meßfühler 35 und 36 in eine Stellung gebracht werden, in der nahezu der größte Abstand zwischen ihnen herrscht.

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Gem. Fig. 5 wird das elektrische Ausgangssignal der Ableseeinrichtung 88 in Impulssignale umgewandelt. Hierzu dient ein Impulsformkreis 96, der stets dann arbeitet, wenn die Ableseeinrichtung 88 eine Längeneinheit festgestellt bzw. gemessen hat, was durch periodischen Wechsel der Bezugsmagnetisierung auf der magnetischen Skala 87 erfolgt. Die Ableseeinrichtung 88 gibt die Ausgangssignale aber auch einem Richtung3diskriminator,welcher die Richtungen der Bewegungen der Meßfühler 35 und 36 überwacht und auf diese Weise die Arbeitsweise eines positiven und negativen ' Tores (nicht gezeigter Bestandteil des SONY-Teiles) steuert. Wenn das positive Tor betätigt wird, werden die Impulse, die der Impulsformkreis 96 abgibt, in einer umkehrbaren Zähleinrichtung 97 gespeichert. Wird dagegen das negative Tor betätigt, dann wird eine gezählte binäre Zahl in der umkehrbaren Zähleinrichtung 97 von den Impulsen, die aus dem Impulsformkreis 96 geliefert werden, subtrahiert. Das positive Tor ist in der Lage, stets dann zu arbeiten, wenn sich die Meßfühler und 36 einander nähern, während das negative Tor zur Arbeit bereit ist, wenn die Meßfühler 35 und 36 sich voneinander ■ entfernen.

Ein lochstreifenleser iO2 dient dazu, eine Information abzulesen, in welcher ein gewünschtes Signal gespeichert ist, das eine Soll-Größe einer Abmessung repräsentiert. Diese

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Information wird von einer Dekodiereinrichtung 103 zerlegt und dann in einem Verschiebungsspeicher 99 für die Meßfühler 35 und 36 gespeichert. Bei numerisch gesteuerten Schleifmaschinen ist eine weitere Ableseeinrichtung zur Ablesung von Informationen, die ein Bemessungesignal enthaiten,nicht erforderlich, da Befehle, die auf einem Lochstreifen eingestanzt sind, auch Informationen enthalten können, die die gewünschten Signale für die Bemessung zugleich mit Signalen für Richtung und Abstand sowie Bewegungsgeschwindigkeiten der beweglichen Teile enthalten, ^ie Informationen können auch von Hand in den Speicher 99 durch entsprechende JEinstelleinrichtungen voreingestellt werden. Die Befehle einschl.der Informationen, die das Signal für die gewünschten Abmessungen enthalten, werden daher ständig in der entsprechenden richtigen Folge durch den Lochstreifen zugeführt und vom Lochstreifenleser in den Speicher 99 entsprechend der Digitalinforraation des Lochstreifens eingespeichert. Obwohl der Lochstreifenleser 102, die Dekodiereinrichtung und der Speicher 99 nur in kurzen Umrissen beschrieben und erläutert worden sind,kann auf ausführliche Erläuterungen verzichtet werden, weil es sich dabei um bekannte und für den Fachmann gebräuchliche Bauelemente handelt. Mit der umkehrbaren Zähleinrichtung 97 und dem Speicher 99 ißt eine Vergleichseinrichtung 98 verbunden , um auf digitale Weise die voreingestellte Zahl mit der gezählten Zahl au vergleichen, wie im folgenden noch in

-Π- , 10 9 8 2 2/1213 - ■ ·'

Einzelheiten beschrieben wird'.- Die ursprüngliche Zahl, die im umkehrbaren Zähler 97 eingestellt ist, ist in Übereinstimmung mit dem Abstand zwischen den beiden tastkopfen 42 und 43 vorbestimmt. Dieser Abstand wird durch die Anfangs Stellungen der Tastköpfe 42 und 43 bestimmt, so daß die Meßfühler 35 und 36 bis nahe in ihre Maximal-Abstandslage voneinander eingestellt ■ werden. Die Abmessung bzw. Größe dieses Abstandes wird absolut und digital durch eine Anzeigeeinrichtung 100 angegeben. Eine Voreinstelleinrichtung 104 und ein Torkreis 105 sind vorgesehen, um in die umkehrbare Zähleinrichtung 97 eine erste Zahl voreinzustellen, sobald dem '-iorkreis 105 ein Voreinstellsignal zugeführt wird. Das Voreinstellsignal wird von einem bekannten Schmidt-Kreis 112 und einem herkömmlichen Verstärker 110 sowie einem Gleichrichter 111 geliefert, wenn der Anschlag 91 in Fig. 4 mit dem Kern des Differentialtransformators 90 in Eingriff kommt.

Die ^igitalauswerteinrichtung 101 in Fig. 5 weist einen Richtungsdiskriminator 95» den Impulsformkreis 96 und die Anzeige- einrichtung 100 auf, welche in Einzelheiten nicht gezeigt und beuchrieben werden, da es Bich um handelsübliche Elemente handelt, und zwar um das Modell MSR-101 des sogenannten »SONY PRECISION MAGNETIC SCALING SYSTEM" der Firma SONY COR- '.

PORATION OF JAPAN.

In den Fig. 6,7 und 8 sind die elektrischen Komponenten 97»98

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104 und 105,auf·die bereits in Verbindung mit Pig. 5 hingewiesen wurde_t ausführlicher dargestellt, und sie werden in Einzelheiten an späterer Stelle beschrieben. Fig. 6 zeigt den Aufbau eines elektrischen Kreises für eine Dekadeneinheit in einer binär kodierten Dezimal zahl, welcher Teil des umkehrbaren Zählers 97 ist. In der bevorzugten Ausführung besitzt die umkehrbare Zähleinrichtung 97 sechs Dekadeneinheiten. Bei sechs'; vorgesehenen Dekadeneinheiten handelt es sich um eine Dekadeneinheit für die Einer bis zu weiteren Dekadeneinheiten bis zu einer 100 000er Einheit. Es sind also insgesamt sechs Dekadeneinheiten vorgesehen, deren Konstruktion und Aufbau in Fig. 6 dargestellt ist und die miteinander in Reihe geschaltet sind. J-K Flip-Flops FFL, FF2, FF4 und FF8 führen zu einer Rechenfunktion in dem in Fig. 6 gezeigten Kreis, wobei ein Ausgangssignal 1 an einer Ausgangskiernme CQ1 oder CQ1 ohne Einfluß auf die Signale,die anderen Eingangsklemmen zugeführt werden, erscheint, wenn der Eingang 1 zugeführt wird, um die Klemme SD einausteilen oder die Klemme RD zurückzustellen. Wenn die Klemme J durch ein zugeführtes Signal erregt wird, dann wird die Ausgangsklerame CQ1 erst dann in den Zustand 1 überführt, wenn der Klemme T ein Impuls zugeführt wird. Wenn dagegen die Klemme K durch ein zugeführtee Signal erregt wird, dann wird die

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- 19 Ausgangsklentme CQ1 er at dann in den Zustand 1 über führt, wenn

der Impuls der Klemme T zugeführt wird. In dem Fall, in dem die Klemmen J und K durch ein ihnen zugeführtes Signal erregt werden, erscheinen die Ausgangs impulse abwechselnd an der Auogangsklerame CQ1 und an der Ausgangsklemme CQ1 jeweils dann, wenn ein Impuls an die Klemme T gelegt wird. Eine weitere Beschreibung des J-K Flip-Flop-Kreises gem. Fig. 6 wird nicht vorgenommen, da Flip-Flops bekannte Schaltelemente sind, die dem Fachmann geläufig sind. Es wird lediglich auf das Buch "Logic Design with Integrated Circuits" von William E. Wickes verwiesen, das von John Wiley and Sons, Inc., veröffentlicht wird,

EinstellHeitinien der Flip-Flops sind mit Ausgangsklemmen RA1, BA2, RA4 und HA8 der Voreinsteileinrichtung 104 über Tore G20,G21,G22 und G23 verbunden. Es handelt sich dabei um behaltelemente, die den amerikanischen Namen "NAND"-Kreis i r-igen. Rilckstellklemmen RD sind mit einer gemeinsamen Einganr-sklemme RDC verbunden. J,K und T-Kleramen sind mit positiver und negativen Klemmen CW und CCW des Richtungsdiskriminators 95 und mit Eingangsimpulsklemmen PG über Tore G1 bis G18 einschließlich, bei denen es sich ebenfalls um sogenannte NAKD-Kreise handelt, verbunden.

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Die Vor einstelleinrichtung 104 ist in der Lage, digitale Dezimalgrößen in einen Binär-Kode umzuwandeln. Die in Fig. 7 gezeigte Schemaansicht ist ein Teil der Voreinstelleinrichtung 104. Dieser Teil enthält vier Gruppen 104-1, 104-2, 104-4 und 104-8 von Kontaktpunkten. Eine der Gruppen besteht aus zehn Kontaktpunkten und vier Schleifarmen 113,die auf einer gemeinsamen Welle in gleicher Winkellage befestigt sind. Wenn beispielsweise die Voreinsteileinrichtung auf die Dezimalgröße "3" eingestellt ist, dann berührt jeder Schleifarm 113 den 3· Kontakt·. Da eine unter Spannung stehende

in
Leitung 114 mit den Kontaktpunkten/der in Fig. 7 gezeigten Weise in Verbindung steht, erscheint ein Ausgangssignal 1 an den Ausgangsklemmen RA1 und RA2, hingegen nicht an den Ausgangsklemmen RA4 und RA8, so daß die Binärzahl 0011,welche der Dezimalzahl"3"entspricht, erzeugt wird.Wenn das voreingestellte Signal der Rückstellklemme RDC zugeführt wird, dann werden alle J-K Flip-Flops in den Zustand 0 zurückgestellt. Die binär kodierte Dezimalzahl, die dann durch die Voreinstelleinrichtung 104 voreingestellt wurde, wird dann durch die voreingestellten Stromtore G20, G21, G22 und G23 repräsentiert bzw. voreingestellt, welche von den Einstellsignalen geöffnet werden, die der Einstellklemme SDC zugeführt wird. Im Falle der Dezimalzahl "3", die in die Voreinstelleinrichtung 104 eingestellt wird, werden Ausgangssignale 1 den Klemmen RA1 und RA2 zugeführt, und es werden die Endklemmen CQ1

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und CQ2 der Flip-Flops FF1 und FF2 in den Zustand 1 geschaltet, so daß die'binär kodierte Dezimalzahl 0011 als Dozimalzahl "3" an der Dekadeneinheit der umkehrbaren Zähleinrichtung 97 erscheint«

Der Zählvorgang wird an dieser Stelle nur kurz erläutert, weil dieser Vorgang für den Fachmann bekannt ist. Es wird angenommen, daß die Meßfühler 35 und 36 sich einander annähern. Der Ausgang 1 erscheint an der negativen Klemme CCW über den Richtungsdiskriminator 95»und Impulse des Impulsformkreises 96 werden der Impulseingangs klemme PC zugeführt. Der erste Impuls, der der Klemme PC zugeführt wird, schaltet das Ausgangssignal' des Tores G2 auf Null, dann wird der Ausgang des Tores G3 in den Zustand 1 geschaltet, wodurch der Flip-Flop FF1 vom Zustand 1 auf den Zustand 0 gebracht wird und der Ausgangsimpuls an der Ausgangsklemme CQ1 nicht erscheint.Der erste Impuls subtrahiert daher0001 von der voreingestellten Binärzahl 0011, so daß die Binärzahl 0010 erhalten wird. Der zweite Impuls, der der Klemme PC zugeführt wird,schiebt den Flip-Flop FF1 vom Zustand 0 in den Zustand 1 und erzeugt ein Ausgangs signal 1, das an der Klemme CQ 1 erscheint. Da alle Eingänge des ¹WeS G-5 erregt sind, wird der Ausgang des Tores G5 auf 0 geschaltet, wodurch der Flip-Flop FF2 vom Zustand 1 in den Zustand 0 geschaltet wird. Dementsprechend wird die gezählte Binärzahl 0010 weiter subtrahiert durch

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den zweiten Impuls,und das Ergebnis ist die Binärzahl 0001.
So wird die voreingestellte Binärzahl kontinuierlich durch
Subtraktion vermindert, und zwar jeweils dann, wenn ein
Impuls an die Klemme PC gelangt. In dem Falle, in dem sich
die Meßfühler 35 und 36 in einer öffnungsbewegung befinden,
wird anstelle einer Subtraktion eine Addition der binären
Zahlen vorgenommen, weil jeweils die Klemme CW durch das
Signal des -^icntungsdiskriminator 95 erregt wird. j

! Die von der umkehrbaren Zähleinrichtung 97 gezählte Zahl J wird mit der Zahl verglichen, die in der Speichereinrichtung 99 gespeichert ist. Diese Arbeit führt eine Vergleichs- ;

einrichtung 98 aus, die in der Fig. θ gezeigt ist. Die Ver- | gleichseinrichtung 98 besitzt eine Anzahl von sogenannten j

i NAND-Kreisen, die in der in Fig. 8 gezeigten Weise mitein- j

ander verbunden sind. Die Eingangsklemmen der sogenannten

NAND-Kreise sind mit den Ausgangsklemmen CQ1, CQ2, CQ4 und ]

! CQ8 der umkehrbaren Zähleinrichtung 97 verbunden und stehen , auch mit den Ausgangsklemmen GR1, GR2, GR4 und GR8 der j Flip-Flops FF1r, FF2r, FF4r und FF8r in Verbindung, welche

die Bauelemente der Speichereinrichtung 99 bilden. Der Ver- j gleich wird graduell zwischen der gezählten Zahl und der ' gespeicherten Zahl vom·Tausender einer Dezimalzahl zum !

Hunderter durchgeführt. Wenn die gezählte Zahl mit der gespeicherten Zahl übereinstimmt oder kleiner als die gespei-

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cherte wird, d.h. also, wenn GR größer oder gleich CQ ist,
dann erscheint ein Bemessungasignal an der AuGgangsklemme ι EDG.

Obwohl die umkehrbare Zähleinrichtung 97» die Voreinstell- j einrichtung 104 und die Vergleichseinrichtung 98 im vorstehenden der Bequemlichkeit halber nur in Verbindung mit einem
einzigen Logikkreis korrespondierend für einen Wer t einer

Dezimalzahl beschrieben worden sind, ist es offensichtlich, !

daß in der Praxis alle genannten Einrichtungen von miteinan- j der verbundenen mehreren logikkreisen gebildet werden, die _;

den beschriebenen gleichen und deren Anzahl mit der Zahl der j

gewünschten Werte übereinstimmt.

Die Arbeitsfolge der im vorstehenden beschriebenen Vorrich- '

tung beim Messen eines Werkstückes wird nun weiter erläutert.!

i Vor allen BemesGungsvorgängen wird der Abstand zwioohen dem J

Paar Tastköpfen 42 und 43 geau justiert, so daß die Größe !

dieses Abstandes mit der Digitalzahl genau übereinstimmt, die ■<

von der Anzeigeeinrichtung 100 angezeigt wird. Wenn die Meß- ι

fühler 36 und 35 bis nahe auf ihren größten gegenseitigen j

Abstand voneinander entfernt sind, wird das Tor 105 durch j

das VoreinBtellsignal geöffnet, welches vom Differential-Transformator 90 über den Verstärker 110 und den Gleichrich- \ ter 111 sowie den Schmidt-Kreis 112 geliefert wird. Im Zuge |

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dieser Bewegung der Meßfühler 35 und 36 in die größte Abstandslage wird die Bewegung augenblicklich abgestoppt, sobald das entsprechende Signal erzeugt ist. Ea sei angenommen, daß die Größe des Abstandes zwischen den beiden Meßfüh- i

lern X mm beträgt. Die Zahl O, die durch die Voreinstellein- j richtung 104 in die umkehrbare Zähleinrichtung 97 durch das j offene Tor 105 eingespeist wird, hat zur Folge, daß die um- j

kehrbare Zähleinrichtung 97 mit dem Y/ert 0 voreingestellt

wird, und daß dieser Wert alsdann in Digitalanzeige von der j

Anzeigeeinrichtung 100 angegeben wird. Danach werden die Meßfühler 35 und 36 bewegt, und zv/ar in Schließrichtung, bis die' Tastköpfe 42 und 43 mit einer Lehre,beispielsweise einem ! Lehrdorn mit 60.000 mm Durchmesser,in Berührung treten. Vom j Endschalter 67 wird zur Beendigung der Vorschubbewegung der
Meßfühler 35 und 36 ein Signal erzeugt, wodurch die Anzeigeeinrichtung 100 die Differenz deB Eurchmeösers in Digitalwerten anzeigt, und zwar beispielsweise 90,000 mm als Differenz zwischen der Größe des Abstandes X und dem Durchmesser
in der Große von 60.000 ram. Dementsprechend ist die Beine osung des Abstandes, bei welchem das Voreinutellsignal erzeugt wird, al3 150.000 mm definiert, was gleichbedeutend

damit ist, daß die Vor einstelleinrichtung 104 auf diesen j

ι Standardwert voreingestellt ist. Das hat zur Folge, daß die !

Zahl, die von der Anzeigeeinrichtung 100 angegeben wird,

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genau mit der Abmessung des Abstandes aufgrund der vorgenannten Vorgänge' übereinstimmt.

Während der nun folgenden Beschreibung des Bemessungsvorganges selbst sei angenommen, der gewünschte Durchmesser des Werkstückes, das geschliffen wird, betrage 100.000 mm, welcher Wert in der Speichereinrichtung 99 eingespeichert ist. Der Meßkopf 10 wird in die Meßposition verfahren, in welcher die Taatköpfe 52 und 53 gegensinnig in einer umfassenden Stellung gegen das Werkstück vorgeschoben werden können,und zwar ausgehend von einer Standardposition, die von nun an als diejenige Position bezeichnet wird, in der der Abstand zwiochen den beiden Tastköpfen 42 und 43 den vorerwähnten Standardwert von 150.000 mm beträgt. Die Zahl 150.000, die von der Anzeigeeinrichtung 100 angegeben wird, wird dann in Übereinstimmung mit der Verminderung des Abstandes durch Subtraktion verkleinert und zugleich auch die Zahl 150.000, die in der umkehrbaren Zähleinrichtung 97 voreingestellt IHt. Dieoe Subtraktion vollzieht sich aufgrund der Bewegung der boiddn Tastkopfe und diese Rückzahlung wird wiederum mit dem Wert 100.000 verglichen, der in der Speichereinrichtung 99 gespeichert ist. Wenn während des Schleifens die ! Zahl in der umkehrbaren Zähleinrichtung 97 mit der Zahl übereinstimmt, die in dem Speicher 99 gespeichert ist, dann er- !

zeugt die Vergleichseinrlchtung 9ü ein Borne3sungssignal,

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welches die Beendung des Schleifvorganges veranlaßt. In diesem Augenblick hat der Durchmesser des Werkstückes die Endgröße des Sollwertes von 100.000 mm erreicht. Nach der Messung wird das Paar der Meßfühler 35 und 36 wieder in die Standardposition zurückgefahren, wobei die Standardgröße oder der Standardwert in der umkehrbaren Zähleinrichtung 97 wieder zurückgestellt wird. So wird vor jeder folgenden Bemessungsarbeit eine Prüfung und Korrektur der Standardposition durchgeführt, bevor ein neues Arbeitsspiel beginnt,denn es wird die Relation zwischen der gegebenen Größe des Abstandes zwischen den beiden Meßfühlern in der Standardetellung und der angezeigten Zahl überprüft. Fehlzählungen, die während einer Bemessunge spielfolge erzeugt werden, werden auf diese Weise daran gehindert, sich anzusammeln und die folgen-: de Beraessungsarbeit zu beeinträchtigen.

Obwohl gewisse besondere Ausführungsbei spiele der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung gezeigt und beochrioben worden 3ind, ist es offensichtlich, daß viele Variationen und Modifikationen möglich sind. Die Erfindung ist daher

nicht nur auf die Ausführungsformen beschränkt, die von. den j

Zeichnungen und von der Beschreibung wiedergegeben werden, .

i sondern sie umfaßt auch alle denkbaren und möglichen

Äquivalente.

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Claims (3)

Patentansprüche

1) Vorrichtung zur Bestimmung von Abmessungen, die einen Meßkopf aufweist, an dem ein Paar paralleler Vorschubstangen ! gleitend geführt und von einer Vorschubeinrichtung axial j

in entgegengesetzten Richtungen bewegbar ist, wobei an dem; Vorschubstangenpaar ein Paar Meßfühler befestigt jst,wel- ! J ches die Größe des jeweils zwischen ihm liegenden Abstan- !

des messen, während ein Signalgenerator ein Bemessungs- ' signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Vorschubstangen (40,41) eine

ι parallel zu dieser verlaufende Skala (07) und an der

anderen Vorschubstange eine mit der Skala zusammenwirkende Ableseeinrichtung (88) zur Bestimmung der gegenseitigen

i Verschiebungen der Meßfühler (55»36) vorgesehen ist,wobei eine Zähleinrichtung (97,96,95) zur Bestimmung der Größe des Ab3tandes zwisehen denMeßfühlern Signale zählt,welche die Ableseeinrichtung abgibt und mit der Zähleinrichtung eine Anzeigeeinrichtung (100) zur Digitalanzeige der ' Größe des Abstandes zwischen den beiden Meßfühlern ver- ι bunden ist, während eine Speichereinrichtung (99) zur Speicherung der gewünschten Sollgröße des Abstandes zwischen den beiden Meßfühlern dient und eine Vergleichseinrichtung (98) mit der Speichereinrichtung und der Zählein-

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richtung (97) verbunden ist, um die gezählte Größe des Ab-Standes zwischen den beiden Meßfühlern mit der Sollgröße '
zu vergleichen und um ein Signal zu erzeugen, wenn die von der Anzeigeeinrichtung (100) ablesbare Größe des Abstandes der beiden Meßfühler mit der in der Speichereinrichtung
(99) eingespeicherten Sollgröße übereinstimmt. · ;

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- :

kennzeichnet , daß an einer Vorschubstange
des Vorschubstangenpaares (40,41) ein Anschlag (91>) ange-

ordnet ist, der zur Betätigung einer Fühleinrichtung .j (90,110,111,112) dient, um ein Voreinstellkommando zu er- \

zeugen, wenn die Meßfühler (35_f36) jeweils vor Beginn j eines neuen Arbeitsspieles zur Bestimmung von Abmessungen ;

j nahezu ihren größten Abstand voneinander einnehmen und j

daß eine Voreinstelleinrichtung (104) vorgesehen ist,um ! abhängig vom Voreinstellkommando in Übereinstimmung mit i

einem vorbestimmten Abstand der beiden Meßfühler eine ; bestimmte Abmessung in die Zähleinrichtung (97) einzu- |

stellen, so daß Fehlzählungen während eines vorangegange- j nen Arbeitsspieles daran gehindert werden, sich zu sam- \

mein oder in einem folgenden Arbeitsspiel in Erscheinung j zu treten. !

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3) Vorrichtung nach Anspruch-1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Trageinricb> tung (30) an einer,eine zweite Trageinrichtung (31) an der anderen Vorschubstange des Vorschubstangenpaares (40,41) befestigt ist, und daß das Paar Meßfühler einen unteren Fühler (36) aufweist, der einstellbar an einer nach unten gerichteten Verlängerung (31a) der ersten Trageinrichtung befestigt ist, während ein oberer Fühler (35) einstellbar an einer nach oben gerichteten Verlängerung (30a) der zweiten Trageinrichtung befestigt ist, wobei der obere und untere Fühler in einer gemeinsamen, mittig zwischen dem Paar der Vorschubstangen (40,41) verlaufenden Lotebene angeordnet sind, um den Abstand zwischen diesen zu messen und daß der Meßkopf (1O) Backen (28,29) aufweist, welche zwischen sich einen offenen Spalt definieren, der zur beweglichen Aufnahme der ersten und zweiten Trageinrichtung (30,31) dient und daß die Ableseeinrichtung (88) koaxial zur Skala (87) angeordnet ist.

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