DE2100363A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kahbne rung der Position eines Werkzeuges und zur Messung der Abmaße eines Werkstuckes - Google Patents

Description

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12. Dez. 1970" ~ ^

e Fran':" ·. - . ,*;.-i 70

The American Welding & Manufacturing Company

Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung der Position eines Werkzeuges und zur Messung der Abmaße eines

Werkstückes.

Die Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Einstellung eines Werkzeuges oder einer Prüfungssonde relativ zu einer Kalibrierungsposition, um Bearbeitungs- und Prüfungsfehler auszuschalten, die auf dem Verschleiß des Werkzeuges oder der Prüfungssonde, falschen Abmaßen des Werkzeuges oder der Prüfungssonde, schlechte Ausrichtung des Werkzeuges oder der Sonde und ähnlichem beruhen.

Die Arbeitsweise von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen ist heute allgemein bekannt und wird in der Bearbeitungsindustrie sehr viel verwendet.

Diese Arbeitsweise zeigt das Bewegen eines Werkzeuges oder einer ähnlichen Vorrichtung gemäß den numerisch programmier ten Anweisungen· Di· Anweisungen bestimmen die Bewegung·- bahn des Werkzeuges, welche linear oder kreisförmig sein

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kann. Signale, welche die Position des Werkzeuges zu einer vorgegebenen Zeit anzeigen, werden mit Signalen verglichen, welche von den programmierten Anweisungen abstammen, die die Bahn des Werkzeuges bestimmen, und das Werkzeug bewegt

Wenn die "beiden Signale gleich sind, / sich solange, bis die beiden Signale gleich sind,'wodurch angezeigt wird, daß das Werkzeug an einer angewiesenen Stelle angekommen ist, wird ein Übertragungssignal erzeugt, um anzuzeigen, daß das Werkzeug bereit ist, einen neuen Befehl auszuführen. Normalerweise werden die Befehle als Signale zugeführt, die eine Position anzeigen, zu der das Werkzeug bewegt werden soll, und als ein Signal, das die Größe der Geschwindigkeit anzeigt, mit welcher das Werkzeug zu der neuen Position bewegt werden soll» Für die Beschreibung der Grundlagen der munerischen Steuerung kann als Belegungsstel-Ie ein Buch angegeben werden mit dem Titel "Numerical Control" von R. M. Dyke, Prentice-Hall, Inc., I967.

Bei heutigen Anwendungen ist es oft notwendig, ein großes Teil mit äußerst kleinen Maßtoleranzen zu bearbeiten. Bei einer Anwendung z.B. ist es notwendig, die äußere Oberfläche eines Ringes, ca. 91,4 cm (36 inches) im Durchmesser auf verschiedene Abmaße zu bringen, welche bis auf _+, ca 0,00254 cat (0,001 inches) genau sein müssen. Solch ein Teil kann «in Bestandteil eines Strahltriebwerk·* sein, wo

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äußerste Genauigkeit beim Bearbeiten lebensnotwendig ist· Weiterhin ist dies ein zei!verbrauchender Arbeitsvorgang gewesen, da nach jedem Schnitt durch das Werkzeug die Abmaße des Werkstückes vermessen werden mußten. Ein anfänglicher Meßarbeitsvorgang war erforderlich nach dem ersten Schnitt, um falsche Abmaße des Werkzeuges, schlechte Ausrichtung des Werkzeuges bei seiner Montage oder ähnliches zu korrigieren. Eine Messung war nach aufeinanderfolgenden Schnitten notwendig, um den Verschleiß des Werkzeuges zu berichtigen. Wenn irgendwelche Fehler durch Handmessung der Abmaße des Werkstückes festgestellt wurden, wurden die Befehle oder Instruktionen für das Werkzeug von dem vorbereiteten Programm in genügendem Maße abgeändert, um die Fehler auszugleichen.. Dies ist zeitraubend insoweit, als es ein Anhalten der Werkzeugmaschinen verlangt und einen Bedienung smann ₉ der den Meßarbeitsgang ausführt, den Betrag des Ausgleichs oder der Korrektur, der für die Richtigstellung des Programms erforderlich ist, bestimmt und diesen Korrekturfaktor in das Steuersystem einsetzt» Dieser Prozeß ist nicht nur zeitraubend gewesen, sondern er schaffte die Möglichkeit für menschliche Fehler beim Einstellen des richtigen Ausgleichs für den Rechner. Erfahrungsgemäß mußten zahlreiche teure Werkstücke weggeworfen werden aufgrund dieser menschlichen Fehler_o

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Zwecke dar Klarhält dar Beachreibung wird ie folgenden Bezug genommen auf eine Varkzaugaaachina _t in welcher ein Bearbeitungewerkzeug aich relativ zu eine« Werketück bewegt. Die Erfindung iat jedoch gleichfalla für eine Werkzeugmaschine verwendbar, bei der daa Bearbeitungewerkzeug featateht und das Werkstück relativ zum Baarbaitungawerkzeug bewegt wird.

Demgemäß iat ea ein allgameinea Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu achaffen, durch welche die Arbeite- oder Funktionakante einea Werkzeugea genau poaitioniart werden kann in Beziehung >u einer Kalibrierungapoaition, um Maachlnenfehler auazuaehaltex gemäß dan oben atehenden Gründen, umd um folglich die Notwendigkeit zu eliminieren, von Hand* die Abmafie einea WerketUckea während de· Bearbeituagaproseaaea auassmaaae« «ad 4*a>. Verk-ψ atüok auch nach Vollendung dar Bearkeitttag «i% dar Hand

zu prüfen und auazumeaaen.

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Da'gewiaae Varneaaung von kritiaohen ft allem aaeh dar Bearbeitung noch häufig erforderlich iat, beateht ain weiterea Ziel der Erfindung darin, ain Verfahren umd eiaa Vorriehtumg zur genauen Meaaung der Abmaße dea VerkatUakaa cu achaffam^

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In bestimmten Typen von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen wird ein Signal erzeugt, welches veranlaßt, daß sich das Werkzeug von seiner Ausgangsposition um eine gewisse Anzahl von Abstandseinheiten und mit einer gewissen Geschwindigkeit fortbewegt. Venn das Werkzeug seine vorbestimmtβ Position erreicht hat, wird der Steuerschaltung ein Übertragungssignal zugeführt, welches anzeigt, daß das Werkzeug den Befehl ausgeführt hat, und zur Ausführung eines neuen Befehls bereit ist. Die Steuerschaltung weist dann das Werkzeug an, sich um einen gewissen Betrag notwendig in einer Richtung oder verschiedenen Richtungen zu bewegen, um eine neue Position zu erreichen. Die Anfangsbefehle beruhen auf der Voraussetzung, daß die Länge des Werkzeuges und der Radius der Kante so groß sind, wie rom Hersteller vorgeschrieben ist, und daß das Werkzeug genau ausgerichtet worden ist bei seiner Montage. Wie gezeigt wurde, ist dies nicht notwendigerweise richtig.

Gemäß der Erfindung ist ein Kalibrierungsblock vorgesehen, welcher Oberflächen parallel zu den X- und T-Bewegungskoordinaten der Maschine besitzt. Die Positionen dieser Oberflächen in den X- und T-Koordinaten sind sehr genau bekannt. Die Maschine wird durch das Program« angewiesen, das Werk- , zeug in eine Stellung zu bringen, welche einer dieser Ober-

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flächen benachbart ist. Zum Beispiel wird das Werkzeug zunächst angewiesen, eich längs einer X- oder Horizontalachse zu bewegen, bis es eich direkt über der oberen Oberfläche des Blockes befindet, welche parallel zu der Achse ist. Das Verkzeug wird dann angewiesen, sich abwärts längs der Y-Achse zu einer Position zu bewegen, bei welcher das Werkzeug in Falle einer Verwirklichung die X- oder horifc zontale Oberfläche des Blockes durchqueren würde, d.h. zu einer Position, welche sich innerhalb des Kalibrierüngsblockes befinden würde. Wenn die Arbeite» oder Funktionskante dmm Werkzeuges Kontakt alt der oberen Oberfläche des Kalibrierungsblockes bekonat, wird ein falsches Übertragungasignal erzeugt und zur Steuerschaltung zurückgesendet. Dieses Signal zeigt aa, daS das Verkzeug die angewiesene Position erreicht hat* Xn de» Auganblick, wo dieses Signal entsteht, wird die Bewegung des Werkzeuges gestoppt, und da« Programm weist d*# Werkzeug an, sieh wieder aufwärts ohne Kontakt zu de« Block zu bewegen· Insoweit, als die Position der Oberfläch· des Blockes, welche von der Arbeite- bzw. Funktionskante des Werkzeuges berührt worden ist, genau bekannt ist» ist die Position dar Arbeite- bzw. Funktionskante des Werkzeuges in de· Augenblick, in welche» sie den Block berührt, ebenfalls genau bekannt. Daher wird das Progra»· nur zukünftige Positionen der tatsächlichen Kante des Werkzeuges

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steuern, nicht der theoretischen Kante, bezogen auf den Kalibrierungspunkt in Richtung der Y-Achse„

Die Arbeitsweise kann wiederholt werden zur Kalibrierung der Position eines Teiles längs der X-Achse, indem «in« Oberfläche des Kalibrierungsblockes parallel zu der Y-Achse benutzt wird»

Das zu positionierende Element braucht nicht notwendigerweise ein Schneidewerkzeug zu sein, sondern kann auch ein Meßgerät oder dergleichen sein, welches zur Messung der Abmaß· von Werkstücken benutzt wird, die teilweise oder vollständig bearbeitet worden sind·

Wenn das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung z.B. zur Messung der Absaß· eines Werkstückes benutzt werden, weist das Bearbeitungewerkzeug eine Sonde nit «inen Nichtschneiderand zur Berührung eines zu vergessenden Werkstück·· auf. Die Position d·· berührenden Teils der Sonde wird.zuerst b«stlMBt durch Kalibrierung in Bezug auf «in«n Kalibrierung ab lock, wi· la Vorhergehenden beschrieben. W«nn die Sonde kalibriert ist, wird «in Zählwerk auf die Position der Oberfläche d·· berührten Kalibrierungsblock·· «ingest eilt. Die Sond· wird dann angewiesen, «ich unter di·

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Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes zu betregen, d.h. zu einer Position, welche sich innerhalb des Werkstückes befindet. Wenn die Sonde die Oberfläche des Werkstückes berührt, präsentiert eine Anzeigevorrichtung eine sichtbare Darstellung der genauen Position der Sonde und die Sonde wird angewiesen, sich zu einer anderen Prüfungsposition zu bewegen.

P In der beschriebenen Art und Weise werden alle Bearbeitungsfehler bei der Anwendung einer Werkzeugmaschine, 'welch· auf d«B Verschleiß der Kante des Werkzeuges, schlechter Ausrichtung des Werkzeuges, falscher Länge des Werkzeuges, usw. beruhen, automatisch ausgeschlossen. Xa können daher weniger genaue und daher preiswertere Werkzeuge benutzt werden, ohne Bearbeitungsfehler einzuführen und die erforderliche Zahl verschiedener Werkzeuge für ein Arbeitsstück kann reduziert werden. Der Kalibrierungsvorgang kann so oft ie Verlaufe der

k Bearbeitung des Werkstückes ausgeführt werden, wie es notwenig scheint. Ia Falle eines einfachen Bearbeitungsvorgangea kann die Kalibrierung nur ein- oder sweinal notwendig sein während des gesamten Bearbeitungsvorganges« Die* trifft ebenfalls für den Fall zu, daß relativ große Maßtoleranmen erlaubt sind« Wenn auf der anderen Seite das su bearbeitende Teil koMplizierte Umrisse aufweist und viele Schnitte eingeschlossen sind oder die erlaubten Maßtoleransen extresi

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klein sind, kann das Werkzeug nach jedem Schnitt kalibriert werden* Der Kalibrierungsvorgang dauert nur einige Sekunden. Diese Zeit ist nicht vergleichbar mit derjenigen Zeit, welche einen Betätigungsmann benotigt., um mit der Hand die Maße des zu bearbeitenden Teiles abzumessen und um den Rechner so einzustellen, daß die Maßabweichungen ausgeglichen werden.

Durch Verwendung der vorliegenden Erfindung ist es ebenfalls möglich, die Abmaße eines Werkstückes genau mit einer Prüfungssonde zu messen, wobei die Sonde automatisch in der gleichen Art und Weise wie das Werkzeug kalibriert wird, automatisch zum Werkstück bewegt wird und dessen Abmaße mißt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.

Ee zeigen;

Fig. 1 eine Seitenansicht und eine schematische elektrische Darstellung eines Teils einer bevorzugten Aueführungeform der vorliegenden Erfindung in Verbindung Mit einer konventionellen Werkzeugmaschine,

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Fig. 2 ein sehr vereinfachtes Blockdiagramm, welches •ine bevorzugte Aueführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer Werkzeugmaschine darstellt,

Fig. 3 ein detailliertes Blockdiagramm einer Werkzeugmaschine, auf welche die Erlmdung angewandt werden kann,

Fig. k eine Teilansicht eines Lochstreifens, der die

numerischen Eingangsdaten für die Werkzeugmaschine liefert, welche in Fig. 3 zu sehen ist,

Fig. 5 <*in Blockdiagramm einer Abstandszähleinrichtung gezeigt in FLg. 3,

Fig. 6 ein logisches Diagramm einer Datenübertragungst schaltung, gezeigt in Fig. 3»

Fig. 7 ein Zeitdiagramm, welches sich auf Signal· besieht, die durch die Datenübertragungsschaltung erzeugt werden, gezeigt in Fig. 6, und

Fig. 8 und 8a logische Diagramme einer Schaltung einer bevorzugten Ausführung·form und di· elektrischen Ver-

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bindungen zwischen dieser Schaltung und der in den anderen Figuren gezeigten Schaltung.

Die Erfindung wird in Verbindung mit einer numerisch gesteuerten senkrechten Revolverdrehbank beschrieben. Es muß jedoch angemerkt werden, daß die Anwendung der Erfindung sich nicht auf eine besondere Klasse von Werkzeugmaschinen beschränkt· Sie ist auf jede numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine anwendbar _t bei welcher eine Kalibrierungsposition er ines beweglichen Werkzeuges oder eine Prüfungssonde genau bestimmt werden muß, um dieses Element in aufeinanderfolgenden Schritten mit extremer Genauigkeit zurückzupositionieren, wobei die Kalibrierungsposition als Referenz benutzt wird.

Fig» 1 zeigt eine senkrechte Revolverdrehbank, auf welche ein Ring 10 zur Bearbeitung durch ein Werkzeug oder eine Prüfungssonde 12 aufgebracht ist» Das Werkzeug ist in herkömmlicher Art und Weise in einem Halter Ik montiert* Dae Werkzeug 12 kann unter numerischer Steuerung senkrecht längs einer Y-Achse und horizontal längs einer X-Achse bewegt werden. Ss kann selbstverständlich auch in andere Riehtungen bewegt werden, die eine Kombination der Bewegungen in die X- und Y-Richtungen darstellen.

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Der Terminus "Bearbeitungswerksteug" wird in der folgenden Beschreibung verwendet, wobei dieser Terminus sowohl ein Werkzeug, wie ζ·Β» ein Schneidewerkzeug al» auch eine Prüfungssonde einschließt»

Die Abmaße des Werkzeuges 12 sind durch die Herstellung vorgegeben und schließen die Lange des Werkzeuges bis zu einem Mittelpunkt 12a des Krümmungsradius seiner Kante 12b und den Radius der Kante ein. Wenn diese Abmaße genau sind und das Werkzeug sachgemäß montiert ist, kann die exakte Position der Werkzeugkante bestimmt werden» Wenn jedoch die angeführten Abmaße falsch sind und das Werkzeug unsachgemäß Montiert ist, oder wenn sich der vorgeschriebene Radius aufgrund des WerkzeugrerschleJßes geändert hat, wird sich eine ungenaue Positionierung des Werkzeuges ergeben. Wenn da· Werkzeug einmal benutzt worden ist, ist die einzige Position, -welche mathematisch bekannt ist, der Mittelpunkt 12a des Krümmungeradius der Werkzeugkant·ο Di·· hat zu den eeitvtrbrauchenden Meßoperationen der Abmaße geführt _v welche oben diskutiert wurden.

Di· Erfindung faßt die Bereitstellung ein·· Kalibri«rung·- blockes l8 ins Auge, welcher ein« waagerecht· ober· Flach· l8a und senkrechte Seitenflächen l8b und l8c aufweist·

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Der Kalibrierungsblock l8 ist genau abgemessen und positioniert, so daß die Position seiner oberen Fläche l8a in der Y-Richtung und die Positionen seiner Seitenflächen l8b und l8c in der X-Richtung genau bekannt sind· Der Block 18 ist aus einem leitenden Material hergestellt oder besitzt einen leitenden Überzug und ist von dem übrigen Teil der Maschine durch ein Isolationsmaterial 20 isoliert· Der Block l8 ist mit einer Steuerschaltung, welche später beschrieben wird, durch eine Leitung 22 verbunden. Die Position des Blockes kann entweder beweglich oder festgelegt sein. Vie gezeigt, ist der Block auf einer Schiebevorrichtung 2k montiert, um ihn gegenüber dem Werkzeug aus dem Wege räumen zu können,* wenn der Block nicht benutzt wird·

Bei Benutzung des Kalibrierverfahrens der Erfindung kann das Werkzeug 12 angewiesen werden, sich zu der gezeigten Position zu bewegen »it dmr Kante 12b über der Oberfläche l8a» Das Werkzeug wird dann angewiesen, sich abwärts in Y-Richtung bis zu einem Niveau zu bewegen, wie es z»B« bei 26 angezeigt 1st, das innerhalb des Blockes l8 liegt» Venn die Kant· 12b des Werkzeuges 12 die Oberfläche l8a berührt, wird ein elektrisches Signal zu der Steuerschaltung über dl« Leitung 22 gesendet. Da der Block l8 genau abgemessen und positioniert ist, ist die exakte Position der Kante des Werkzeuges in der

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Y-Koordinate zu dem Zeitpunkt bekannt, in welchem das Signal über die Leitung 22 gesendet wird· Das Verkzeug wird dann zurückgezogen au der Auegangsposition, wie in Fig. 1 gezeigt· Is kann dann abwärts in Y-Richtung zu der Position bewegt werden, welche in gestrichelten Linien in der Figur gezeigt ist* Ss würde dann angewiesen werden, sich nach links in X-Richtung zn bewegen, bis die Kante 12b des Werkzeug·« die |t Seitenfläche l8c des Blockes 18 berürht. In dies«· Zeitpunkt wird ein anderes Übertragungssignal über die Leitung 22 gesendet , welches dazu dient, die Kante des Werkzeuges in der X-Koordinate genau zu lokalisieren.

NachdeM de« Werkzeug wie beschrieben positioniert worden ist, ist es zur Ausführung seiner programmierten Weisungen bereit. Der Kalibrierungsvorgang kann so oft wiederholt werden,, wie die Kompliziertheit ata Bearbeitungsvorganges es verlangt. Wenn das zu b«&rbelt«nd· Teil einen verhältnismäßig einfachen " Iferiß aufweist und daher weitiger Bearbeitungsschnitte oder Prüfung«» notwendig sind, kann es genügen, das Werkzeug nur vor Beginn dos Bearbeitungsvorganges oder des PrüfVorganges zu kalibrieren« " W*an dass zu bearbeitende Teil andererseits einen verhält»!>nmä&±% kot«plizi«rten Umriß aufweist, welcher viele Operationen erfordert, kann es wünscheaweri «ein, das Werkzeug nach j*de» Schaitt oder jeder Prüfung «u kalibrierea.

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Diese Angelegenheit steht vollständig im Ermessen des Programmierers, der die Kalibrierungsvorgänge in das Maschinenprogramm programmiert·

Fig. 2 stellt ein sehr vereinfachtes Blockdiagramm dar, welches die Schaltung der Erfindung bei der Anwendung auf eine konventionelle numerisch gesteuerte Maschine zeigt. Die konventionelle numerische Steuerschaltung der Maschine, welche später im einzelnen beschrieben wird, wird in Fig. 2 durch einen Block 28 dargestellt. Wie allgemein bekannt ist, erzeugt die Schaltung 28 Signale für die Maschine, um ihr Werkzeug durch eine programmierte Anzahl von Abstandsinkrementen von einer Position zu einer anderen zu bewegen. Wenn das Werkzeug die angewiesene Position erreicht hat, wird ein Ubertragungssignal zu der Schaltung 28 zurückgesendet, welches die Vollendung der Anweisung anzeigt. Die Schaltung 28 kann ebenfalls Signale für eine visuelle Ablesedarstellung JO erzeugen, welche die ausgeführte Anweisung oder den ausgeführten Befehl oder die Maße des geprüften Punktes anzeigt. Diese gleichen Signale können ebenfalls durch eine Auedruckvorrichtung, wie den Registrierapparat 32, registriert werden.

In der numerisch gesteuerten Maschine wird das Maschinenprogramm in Form eines Lochstreifencodes erstellt. Wenn di· Aue-

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führung eines Kalibrierungsvorganges gewünscht wird, wird ein besonderer Code, welcher diese Tatsache anzeigt, in den Programmstreifen gelocht. Dieses Signal aktiviert ein Meß-Mode-Tor 34. Das Meß-Mode-Tor 3k erzeugt ein Steuersignal, welches einem Durchlaß-MeßÜbertragungs-Tor 36 zugeführt wird. Nachdem das Meß-Mode-Signal von dem Programmstreifen auf das Meß-Mode-Tor übertragen worden ist, wird das Werkzeug durch

™ weitere Anweisungen auf dem Strei fen veranlaßt, sich wie vorher beschrieben, gemäß Fig. 1 zu bewegen. Venn das Werkzeug die Oberfläche des Kalibrierungsblockes l8 berührt, wird ein Signal über die Leitung 22 zu einem Berührungsfühler-Tor gesendet. Dies bewirkt, daß ein Berührungesignal mit dem Steuersignal zu dem Durchlaß-Meß-Übertragungstor 36 gesendet wird. Koinzidenz dieser beiden Signale veranlaßt das Durchlaß-Meß-Übertragungs-Tor 36, ein falsches Übertragungssignal für die numerisch gesteuerte Schaltung 28 zu erzeugen. Das

fc falsche Übertragungssignal teilt dementsprechend der numerischen Steuerschaltung mit, daß das Werkzeug einen gegebenen Befehl ausgeführt hat, obgleich tatsächlich kein Befehl ausgeführt worden ist. Soweit jedoch die exakte Position des Werkzeuges in einer Koordinate zu demjenigen Zeitpunkt bekannt ist, in welchem das falsche Übertragungssignal von dem Dur chlaß-Msß-Über tragungs-Tor 36 für die numerische Steuerschaltung 28 erzeugt wird , kann das Programm tatsächlich neu gestartet werden von dieser speziell bekannten Position·

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Das Diagramm der Fig. 2 weist ebenfalls ein Fehlerdetektor- Tor 4O auf* Das Fehlerdetektor-For 40 dient dazu, ein Signal für eine Desaktivierungsschaltung kd zu erzeugen, um die Maschine unter einer von zwei reselwülriisen Bedingungen abzuschalten, und um Signale für Anzeigevorrichtungen 44 zu erzeugen« die sichtbar oder hör bat eine Funktionsstörung anzeigen. An einem Paar von Eingängen empfängt das Fehlerdetekfcor-Tor 40 Signale von dem Meß-Mode-Tor 34 und von dem Berührungsfühler-Tor 381 und dieses Fehlerdetektor -"or wird ein Ausgangssignal erzeugen, wenn das Werkzeug unsachgemäß das Meßgerät berührt, wenn die Maschine sich nicht in ihrer Meß-Mode-Stellung befindet. An einem anderen Paar von Eingängen empfängt das Fehlerdetektor-Tor 40 Signale von der nume rischen Steuerschaltung 28 und von dem anderen Ausgang des Meß-Mode-Tores 34. Das Fehlerdetektor-Tor 40 wird ein Desaktivierungssignal für die Schaltung 42 erzeugen, wenn während eines Meß-Mode-Vorganges ein normales Übertragungesignal von der Schaltung 28 erzeugt wird. Dieser Fall kann eintreten, wenn das abzumessende' Werkzeug zu kurz iat, wenn da· Meßgerät von unsachgemäßer Größe ist oder wenn ein Pro grammfehler existiert. In jedem dieser Fälle wird di· Schaltung 42 die Maschine desaktivieren und die Anzeigevorrichtungen 44 betätigen.

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Fig. 3 stellt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer typischen numerischen Steuerung dar, auf welche die Erfindung angewendet werden kann. Soweit die in Fig. 3 gezeigte Steuerung allgemein bekannt ist, wird diese nur insoweit beschrieben werden, wie es notwendig ist, um den Leser in die Lage zu versetzen, ein volles Verständnis der Erfindung zu bekommen.

^ Die Grundfunktion eines Steuersystems, wie des in Fig. 3 ge zeigten, besteht darin, für eine kontinuierliche Steuerung der Koordinaterrpnsiticri von zwei oder mehreren Maschinenbewegungen oder Achsen zu sorgen. Für solch eine Steuerung ist es notwendig, für jede der gesteuerten Achsen ein kontinuierliche· "Positionsbefehlasignal" zu erzeugen und für eine kontinuierlich» Rückkopplungeanzeige ("Positionsrückkopplungesignal") der tatsächlichen Maschinenposition zu sorgen·

fc In dem dargestellten System sind die Positionsbefehlsaignale und die PositionsrÜckkopplungssignale beid· in dar Form "phasenanaloger" Spannungen· Jede phasenanalog· Spannung ist •in· einphasig· Wechselspannung mit einer Nennfrequenas von 250 Hertz· Solche Spannung überträgt die Fositionsinforaation durch ihr· Phasenbeziehung zu einer in den Systee vorgesehenen Referenzspannung von 250 Hertz. Um eine Positionsänderung anzuzeigen, wird die phasenanaloge Spannung phasenverschoben

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um einen Betrag, welcher proportional zu der Positioneänderung ist.

Der Betrieb dee gesamten Systems wird von einem Rechteck-Takt gebereignal von 250 kHz gesteuert, das von einem kristallgesteuerten Taktgeberoszillator 50 erzeugt wird. Die 250-kHz-Rechteckwelle wird von dem Taktgeberoszillator 50 zu einem Referenzzählwerk 52 geleitet, in welchem sie zur Erzeugung einer 250-Hz-Rechteckwelle ausgezählt wird, welche als Referenzspannung für alle Bewegungen in System dient■

Um die phasenanaloge Spannung zu erzeugen, welche für das Positionsrückkopplungssignal sorgt« wird die 250-Hz-Referenzapannung einem Zerlegungsmittel 5** zugeführt, welches'die Referenzspannung in 250-Hz-ain. oder coa-Spannungeil umwandelt. Diese dienen al· «ine Quelle einer Zweiphasenanregung für einen X-Positionszerleger 56 und einen Y-Poaitionzerleger Wenn ein Zerleger von einer Zweiphasenquelle angeregt wird, wird in seiner Ausgang«windung eine einphasige sinusförmige Spannung Induziert, welche In Abhängigkeit von der Zerleger-Achsenposition relativ zur Referenzspannung phasenverschoben wird. Die Achsen der Zerleger 56 und 58 sind entsprechend mechanisch mit dem Werkzeug verbunden, dessen Position abgetastet wird. Dieses sinusfor»ige X-Positionrückkopplungs-

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signal wird von dem Zerleger 56 einem Wellenformer 6O zugeleitet, welcher des sinusförmige Signal in eine Rechteckwelle umformt mit der gleichen Phasenbeziehung zu der Referenzspannung wie die sinusförmige WeIIe₀ Fin Y -Positionsrückkopplungssignal wird ähnlich umgeformt in eine Rechteckwelle von einem Wellenformer 62.

Die phasenanloge Spannung, welche als X-Positionsbefehlssignal dient, wird erzeugt, indem das 250-kHz-Ausgangssignal des Taktgebergenerators 50 einem X-Befehlsphasenzählwerk 6k zugeleitet wird. In seiner einfachsten Funktion zählt das Phasenzählwerk 6k das 250-kHz-Signal zur Erzeugung eines 250-Hz-Rechteckausgangesignals wie das Referenzzählwerk 52 aus« Eine ähnliche phasenanaloge Spannung, welche als Y-Positionsbefehlssignal dient, wird durch ein Y-B«f*hlephasenzählvrerk 66 erzeugt.

Die relativen Phasen des X~Positioneb*fehlsslgnals τοπ d·» X-Befehlsphasengenerator 6k und das X-Positionsrüokkopplüngssignal von dem Wellenformer 60 werden in einem X-Ph*- sendiskriminator 68 verglichen. Der Diskriminator 68 erzeugt gemeinsam reit einem X-Operationsverstärker 7O ein Position«- fchlersignal, dessen Größe und Polarität «ine Punktion der relativen Phasenverschiebung zwischen den beiden Eingangssignalen des- Diskriminator β sind. Dieses X-Po«it ionsfehler·»

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signal veranlaßt ein· X-Motorsteuerung 72, einen X-Antriebsmotor 7k anzutreiben, welcher die Maschine und den Zerleger 56 in eine Richtung bewegt, um das Posit ionsfehler signal und die Phasenverschiebung zwischen den beiden Eingangssignalen des Diskriminators zu reduzieren«. Eine ähnliche Schaltung zur Erzeugung eines Y»Positionsfehlersignale weist einen Y-Positionsdiskriminator 76 _t einen Y-Operationsverstärker 78, eine Y-Motorsteuerung 8O und einen Y-Antriebamotor 82 auf. Die Y-Komponenten funktionieren exakt genauso wie die vorher beschriebenen X-Komponenten.

Die soweit beschrieben· Posiaionssteuerung war· kau« in der Lag·, di* Maschin« an «in«r bestimmten Position au halten und sie zu dieser bestimmten Position zurückzubringen, wann si· gestört worden ist· Um ein· gesteuert· Bewegung der Maschin· zu erzeugen, müssen die Schwingungszählvorgäng· der Befehlephasenzählwerke 64 und 66 abgeändert werden, um Phasenverschiebungen der Positionsbefehlssignale zu «rzeugen, mo daß deren Änderungageschwindigkeit der Phasenverschiebungen und di· gesamten Phasenverschiebungen proportional zu der gewünschten Geschwindigkeit und Gesamtverschienung der gesteuerten Bewegung sind. Um diesen Zweck zu erreichen, sind di· Befehlsphasenzählwerke 6k und 66 so ausgelegt, daß sie zweit· Eingangssignale in Form von Steuerimpuls· aufnehmen können·

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01· Wirkung eines einzigen Steuerimpulses, der auf ein Befehlsphasenzählwerk gegeben wird, besteht darin, den normalen Zahl Vorgang des Zählwerkes momentan abzuändern, um so eine kleine Phasenverschiebung seines Au.tgangssignals zu erzeugen. Regelmäßig wiederholte Zuleitungen dieser Steuerimpulse erzeugen wiederholte Phasenverschiebungen der Positionsbefehlsslgnale in Inkrementen gleich ca» 0,000254 cm (0,0001 inches) tk der Maschinenbewegung mit der Wirkung einer kontinuierlichen Phasenverschiebung mit einer Geschwindigkeit, die propörtional zur Frequenz der aufgebrachten Steuerimpulse ist· Die Quell· der Steuerimpuls· für die Phas«nzählwerk« w«ist «ine handbetätigt· Zuführungsgeschwindigkeits-Überdeckungsschaltung 84, ein· Ifcgrenzungsgeachwindigkeitesteuerung 86 und «in«n Funktionsgenerator 88 auf.

Dl· handbetätigt· YorschubgaachwindigkeltsUberdeckung 84 wird von »inem 125-kHz-Rechteckeingangseignal angesteuert, welche« von einem Zwischenpunkt innerhalb de* Referenzzählwerkes 52 abgeleitet wird. Dieses Signal wird im folgenden CL genannt· Wenn dieses Signal als ein Impulsstrom direkt in die Befehlsphasenzählwerke 64 und 66 geleitet würde, würde es eine maximale erlaubte Vorschubgeschwindigkeit für das System erzeugen. Um «ine Steuerung der Bewegung in dem System mit einer Vorschubgeschwindigkeit geringer als das Maximum

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zu. ermöglichen, wird das Signal Cl nicht direkt zu den Befehlszählwerken 6k und 66 geleitet, sondern wird in seiner Frequenz reduziert, indem es durai die handbetatigte Vorschubgeechwindigkeit s- Übei d#ckungssc ha 11 ung 84, die Umgrenzung«-· Geschwindigkeitssteuerung 86 und den Funktionsgenerator 88 geleitet wird. Jeder dieser Komponenten kann die Frequenz seiner Eingangsimpulsfolge reduzieren und kann die nächste Komponente des Systems mit einer Impulsreihe versorgen, die aus Impulsen mit ungefähr gleichem Abstand mit einer reduzierten Impulswiederholungsfrequenz besteht. Durch die gemeinsame Tätigkeit dieser drei Komponenten werden die Befehlsphasenzählwerke mit Steuerimpulsfolgen versorgt, die geeignet sind« die gewünschte Vorschubgeschwindigkeit anzuweisen.

Eingangeinformation für das System wird von einer numerischen Dateneingangsschaltung 90 geliefert» Umrißanweisungen werden der Steuerung als Datenblocks zugeleitet, von denen jeder eine gerade Linie oder einen Kreisbogen spezifiziert. Die Daten werden von einen numerischen Kingangsmittel, wie b.B. einem Lochstreifen, durch einen Lochstreifenabtaster eingelesen und Puffer-Speicherelement en übertragen, die innerhalb der verschiedenen anderen Komponenten des Sytems eingeschlossen sind. Während die Steuerung einen Datenblock verarbeitet,

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startet der Lochsireifenabtaster normalerweise und füllt schnell die Puffer mit heuer Information für den folgenden Block auf, Nach Vollendung der Verarbeitung eines gegebenen Datenblocke werden die neuen Anweisungen von dem Puffer in den aktiven Speicher in Beantwortung eines Ubertragungs·*» signale übertragen und die Rechnung mit dem neuen Datenblock wird begonnen. Eingangsdaten werden von der Eingangsschaltung 90 zu der Umgrenzungsgeschwindigkeitssteuerung 86 zu dem Funktionsgenerator 88» zu dem X-Befehlsphasenzahlwerk 64, zu dem Y-Befehlsphasenzählwerk 66, zu einem X-Abstandezählwerk 92 und zu einem Y-Abstendszählwerk yk geleitet·

Es wird angemerkt in Beziehung auf die Quelle der Steuerimpulse fur die BeiehlsphasenzähJwerke, daß die Grundfunktion der handbetätigten Vorschubgeachwindigkeits-Überdekkungsschaltung 84 darin besteht, den Maschinenbetätigungsmann in die Lage zu versetzen, mit der Hand die Vorschub-» ~ geschwindigkeit gegenüber der programmierten Geschwindigkeit zu vergrößern oder zu verringern. Die UagrenzuBgsgesehwin« -digkeitssteuerung 86 besteht aus einest Impuleratenverviel- -fächer, der die Impulsrate seines Eingangssignals 'um 1/500 '-einer numerischen Dezimalanweisung vervielfacht, welch· von der numerischen Eingangsdatenschaltung 90 empfangen wird.

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Der Funktionsgenerator 8ft wird von einer E tngangsitnpulsreihe der Umgrenzungageschwindt&keitssteuerung 86 betätigt und entsendet unter Steuerung durch Daten von der numerischen Eingangsdatenschaltung 90 Impulse zu dem X-Bef ehl sphasenzähl— wet k 6'i durch das X Abstandszählwerk 92 und zu dem Y-Befehlsphasenzähiwerk 66 durch das Y -Abstandszählwerk 9¹I* Der Funktionsgenerator 88 führt zwei Grundfunktionen aus. Er ist so ausgelegt, daß er zu irgendeiner Zeit in einer einzigen Ebene arbeitet, und er gibt Irapulsreihen ab, die eine Bewegung 1 an g s

(a) einer geraden Linie mit positiver Steigung und einer Länge innerhalb der Kapazität des Generators oder

(b) eines Bogens beliebiger Länge innerhalb eines Quadranten einer spezifizierten Ebene anweisen· Der Ausgang des Funktionsgenerator^ weist zwei Impulsreihen DF und UF auf. Die Impulsfrequenzen dieser Reihen steuern die Geschwindigkeiten der Bewegung des Werkzeuges in X-Rlchtung und in Y-Richtung, um die gewünschte resultierende Geschwindigkeit länge der Umgrenzungsrichtung asu erzeu gen* Ebenso steuern die Gesamtzahlen solcher X- oder T-Achsenimpulse die Länge der Bahn·

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Die X-Achsen und Y-Achsen Abstandszählwerke 92 und 94 messen die Verschiebungen der X- und Y-Befehlssignale durch Zählung der Ausgangsimpulse, welche sie von dem Funktionsgenerator empfangen· Venn die Gesamtzahl der Zählwerkimpulse, aufgenommen von der numerischen Eingangsdatenschaltung 90, eine vorgeschriebene Zahl erreicht, verhindern die Abstandszählwerke den Fluß der Impulse zu ihren entsprechenden Befehlsphasenzählwerken 64 und 66, wodurch angezeigt wird, daß das X- und Y-Zählen beendet ist. Wenn beide Abstandszähler 92 und 94 angezeigt haben, daß die Zählung beendet ist, wird eine Datenübertragungsoperation gestartet durch eine Datenübertragungsschaltung 96. Die Datenübertragungsschaltung 96 sendet ein Übertragungssignal TF zu den Operationsübertragungstoren aller Puffer und Zählwerke, um zu veranlassen, daß ein neuer Datenblock von dem Puffer in den aktiven Speicher übertragen wird. Die Schaltung 96 sendet weiter ^- ein Übertragungsrückstellsignal TRS zu dem Funktionsgenerator 88 und zu den Abstandszählwerken 92 und 94 und ein Blockierungssignal TB zu dem Funktionsgenerator 88 und zu den Zählwerken 92 und 94, um die Operation dieser Einheiten auszusetzen, und ein Pufferrücketellsignal BR zu dem Funktionsgenerator S den Abstandszählwerken. Die Datenübertragungeechaltung 96 kann auch durch Empfang eines Signales von dem Durchlaß-Meß-Übertragungs-Tor 36, gezeigt in Fig. 2, betätigt werden.

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Es ist dieses letztere Signal, welches fälschlicherweise anzeigt» daß die Maschine eine angewiesene Position erreicht hat und zum Kalibrieren benutzt, wird, wie im Vorhergehenden beschrieben«

Die numerische Eingangsdatenschaltung 90 weist einen Streifenabtaster und verschiedene bekannte Wiedererkenungs- und Decodierungeschaltungen auf. Die Dateneingangsschaltung 90 funktioniert so, daß sie codierte Daten von dem Lochstreifen, wie in Fig. k gezeigt, einliest und die decodierte Information zu den verschiedenen spezifizierten Komponenten in der Steuerung leitet. Ein typischer Papierstreifen ist ca 2,5** cm (l inch) breit und Information wird auf den Streifen aufgebracht, indem man Löcher in die Längszeilen 1 bis 8 und Querspalten 0 bis 5 stanzt. Jede Spalte über dem Streifen stellt ein Zeichen dar, und die Zahl und Position der Löcher formen einen Code, welcher das Zeichen bestimmt, Im gegenwärtigen Beispiel weisen die Zeilen 1 bis k Zahlen nach· Zeile 5 wird für ein· Vergleichskontroll· von herkömmlich·* Typ benutzt. Die Zeilen 6 und 7 werden in Verbindung mit den Zeilen 1 und k benutzt, um Buchstaben anzuzeigen. Zeile 8 wird ausschließlich für ein Signal (EOB) benutzt, welches das End· eines Informationsblockes anzeigt. Perforationslöcher sind zwischen dl· Zeilen 3 und 4 gestanzt·

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Spalte O enthält einen Adressbuchstaben und die Spalten 1 bis 5 enthalten Zahlen, die eine Werkzeugpositionsbewegung von O bis 9,999 inch (ca. O - 25,40092 cm) anzeigen in einer Richtung, welche von den Buchstaben in Spalte 0 angewiesen wird. Zum Beispiel körnten die Spalten 0 bis 5 "X35217" enthalten, wodurch das Werkzeug angewiesen würde, sich in X-Richtung um 3,5217 inches (ca. 8,98 cm) zu bewegenο Dies ψ ist üblich und allgemein bekannte Die Spalten 1 bis 5 werden abgezählt, und Signale werden erzeugt, die anzeigen, welche Spalte nach der Spalte ο decodiert wird.

Das X-Achsenabstandszählwerk 92 wird in Fig. 5 gezeigt. Das Y-Achsenabstandszählwerk 94 ist im wesentlichen identisch mit dem X-Achsenabstandszählwerk, ausgenommen die Achsennomen» klatur und die Eingangswahlsignale<, Deswegen ist nur einer dieser beiden Abstandszählwerke gezeigt. Wie gezeigt, ist das Abstandszählwerk ein Fünf-Dekaden-Dezimal-Zählwerk mit angeschlossenen Puffern. Es hat eine Kapazität von 0 bis 99999 Inkrementen entsprechend 0 - 9,9999 inches (ca. 0-25,3998 cm). In Fig. 5 sind die fünf Dekaden des Zählwerkes mit 100a bis lOOe bezeichnet und die entsprechenden Puffer mit 102a bis 102e. Die Ausgangsabstandsanweisung für die Achse wird in jeder Dekade der Puffer 102 eingelesen, wie durch die Signale T1 bis T4 von den Zeilen 1 bis 4 angezeigt wird, wenn das

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X *-Achsenbe fehle signal von dem Lochstreifen eingeleeen wird. Die fünf Puffer 102a bis 102e empfangen jeweils und aufeinanderfolgend Signale Rl bis R5 von einem Spaltenzählwerk (nicht gezeigt), welches sich in der numerischen Eingangs- ^ datensehaltung 90 befindet· Wahrend der Streifen eingelesen wird, werden also die Puffer 102a bia 102e aufeinanderfolgend mit Eingangsdaten gefüllt· Im Zeitpunkt der Vollendung einer Anweisung von einem vorhergehenden Block, wird den Zählwerkgliedern 100a bis lOOe ein Übertragungssignal TF'zugeleitet, welches die Abstandsanweisung von den Puffern zu den entsprechenden Zählwerkgliederη überträgt· Das Diatanzzählwerk zählt dann abwärta von der vorher festgesetzten Abstandazahl bia Mull» Das Glied lOOe des Zählwerkes mit der geringsten Ziffer empfängt Taktgeberimpulee CL. Die Dekaden des Zählwerkes sind so miteinander verbunden, daß für Jede RückwärtsZählung von Zehn in einer Dekade ein Impuls zu der nächstgröfleren Zifferndekade geleitet wird, um sie zu einer Rückwärtaabatählung um eine Einheit zu veranlassen* Jede Dekade 100a bis lOOe des Zählwerkes empfängt ebenfalls tJbertragungarück-•tellslgnale TR3 und Übertragungsblockierungssignale TB von der Datenübertragungsschaltung 96. Jeder Puffer 102a bia 102· empfängt ebenso ein Pufferrückstellsignal BR von der D»t^übertragungsschaltung.

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Das Abstandszählwerk w-i.-t ebenfalls Eingangsausbcihl tor e mit zwei UND~Toren 104, 106 und einem ODSR-Tor 108 auf. Das UND-Tor 104 empfängt eine Signalreihe UF von dem Funktionsgenerator 88 und das UND-Gatter 1Oh empfängt eine Signalreihe DF von dem Funktionsgenerator 88. Das eine oder das andere der Signale UF und DF wird in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung zugeleitet, die angewiesen worden ist. Ein zweiter Eingang zu jedem der UNDk-Tore 104 und 106 wird von dem Ausgang eines UND-Torβs 110 angesteuert. Das UND-Tor HO hat fünf Eingänge, welche entsprechend mit den Ausgängen der Zählwerkßdekaden 100a bis lOOe verbunden aind. Wenn das Zählwerk abwärts gezählt hat bis Null, wird das UND-Tor 110 steuerungsfähig. Dies erzeugt ein Ausgangesignal DXO für die Datenübertragung» se haltung 96. Dieses Signal blockiert außerdem die UND-Tor e 104 und 106. Bevor das Zählwerk bis auf Null abwärts gezählt hat, wird das eine oder das andere der UND-Torβ 104 und 106 steuerungsfähig sein und ein Umgrenzungsinkrementsignal POX wird durch das ODER-Tor 103 durchgelassen und dem X-Befehlsphasenzählwerk 64 zugeleitet werden. Dieses Signal wird außerdem einem Steuerungseingans der ersten Dekade lOOe des Abstandszählwerkes zugeleitet, um gleichzeitig einen Abfall um eine Zahlung in dem Zählwerk und eine Phasenverschiebung um ein Increment in dem Befehlsphasenzählwerk zu erzeugen, wenn der nächstfolgende Taktgeberimpuls CL empfangen wird.

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Fig. 6 stellt ein logisches Diagramm der Datenübertragungsschaltung 96 dar, welche in Blockdiagrammform in Fig. 3 gezeigt 1st. Grundsätzlich weist diese ein Übertragungsrücketell-Flip-Flop 112 und ein Übertragungs-Flip»Flop H^ auf mit verschiedenen Eingangs- und Ausgangstoren. Die Übertragung der Daten von dem Pufferspeicher zur aktiven Anweisung wird normalerweise dann gestartet, wenn beide Abatandezählwerke 92 und 9^ Null erreicht haben, womit angezeigt wird, daß die Bewegung aufgrund eines gegebenen Datenblockes beendet ist. Diese Datenübertragung kann jedoch gemäß dieser Erfindung ebenfalls gestartet werden, indem ein falsches Signal der Datenübertragungsschaltung zugeleitet wird, das fälschlicherweise die Vollendung einer Bewegung aufgrund eines gegebenen Datenblockes anzeigt·

Die Übertragung der Daten hat vier Operationen zur Folge· Diese Operationen sind in der Reihenfolge ihres Auftretens Übertragungeblockierung (TB-Signal), Übertragungsrückstellung (TRS-Signal), Übertragung (TF-Signal) und Pufferrücketeilung (BR). Diese Signal« haben «ine Synchronbeeiehung zu dem Taktgeber signal CL, und sind mit den Datenspeicherungsplätsan verbunden, um eine koordinierte parallele Datenübertragung zu erzeugen. Die seitliche Beziehung dieser Signale ist in Fig. 7 gezeigt« Das Übertragungablockierungssignal TB setzt

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die Operation des Funktionsgenerators 88 aus. Es schaltet ebenfalls die Zähltore aller Dekaden,-bis auf die "kleinste Dekade" 102e der Abstandezählwerke 92 und 94 ab, um ein progressive« Triggern von einer Dekade zu der nächsten während der Übertraguagarückatellungsoperation zu verhindern.

Das Übertragungsrückstellungssignal TRS setzt beide Abstandazählwerke 92 und 9k wieder ein zur Vorbereitung für die nächste Operation*

Das Übertragungssignal TF betätigt die Übertragungstore in allen aktiven Befehlsspeiehern und Zählwerkes, uat die Flip-Flops in beiden Zählwerken 92 und 9%in Überein·tiaaung alt den Zuständen der entsprechenden Flip-Flops in ihren Puffern zn bringen, und uai damit die tatsächliche übertragung der Daten zu bewirken.

Daa Pufferrückatellungssignal BR stellt die Puffer in den Abstand a zählwerken 92 und 9\ zurück, ae daß programmierte Abstände ausgelöscht werden, nachdeai aie einaal benutzt worden aind·. Die Pufferwerte für neue Abatände «lad dann Null, bia neue Werte eingeleaen werden»

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Der Eingang zu der Datenübertragungsschaltung führt durch ein UND-Tor 116. Das UND-Tor 116 empfängt DXO- und DYO-Signale von den AbstandszähIwerken 92 und 9k und ein Steuersignal von dem Rückstell-Flip-Flop 112. Der Ausgang de» UND-Tores Il6 ist mit einem Eingang des ODER-Tores 118 verbunden« Ein zweiter Eingang des ODER-Tores 118 ist mit dem Ausgang des Durchlaß-Meß-Übertragungs-Tores 36, gezeigt in Pig. 2,. verbunden. Der Ausgang des ODER-Tores Il8 ist mit eine« Eingang eines UND-Tores 120 verbunden und ein zweiter Eingang des UND-Tores 120 empfängt Taktgeberimpulse CL. Bin Ausgang des UND-Tores 120 ist mit einer Einstelleingangsklemme des Rückstell-Flip-Flops 112 verbunden. Der Ausgang des ODER-Tores 118 sorgt für eine Einstellsteuerung de« Rückstell-Flip-Flops 112. Das Flip-Flop 112 wird durch ein Ausgangssignal von dem UND-Tor 122 zurückgestellt· Sin Eingang des UND-Tores 122 empfängt Taktgeberimpulse CL, und ein zweiter Eingang des UND-Tores empfängt ein Steuerungssignal von dem Ausgang des Übertragungs-Flip-Flops 4

Das Übertragungs-Flip-Flop 114 empfängt ein Einetelleingang-»-! signal von. einem Ausgang eines UND-Tores 12%· lin ling&ng des UND-Tores 124 empfängt ein Signal von dem Rückstell-Flip-Flop 112, und ein zweiter Eingang dieses UND-Tores empfängt Taktgebersignale CL. Das Signal von dem Rücketell-

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Flip-Flop 112 sorgt für eine Steuerung zur Einstellung des Übertragungs-Flip-Flops 114. Ein Rückstellungseingang des Übertragungs-Flip-Flops ilk ist mit einem Ausgang eines UND-Tor es 126 verbunden. Ein Eingang des UND-Tores 126 ist so verbund«n, daß es Taktgeberiapulse CL empfängt, und ein zweiter ■'■■■ Eingang dieses Tare» ist derartig verbunden, um ein Ausgangssignal von dem Übertragungs-Flip-Flop 114 zu empfangen. Das w Signal von dem Flip-Flop 114 sorgt für eine Rückstellsteuerung des gleichen Flip-Flops.

Die Ausgangstore der,Datenübertragungsschaltung weisen drei UND-Tore 128, 130 und 132 und ein ODER-Tor 134 auf, auf welches ein Inverter 136 folgt. Das UND-Tor 128 ist so verbunden, um TRG- und TFG-Signale von dem Ruckstell-Flip-Flop 112 und dem Übertragungs-Flip-Flop 114 zu empfangen und erzeugt das Signal BR. Das UND-Tor 130 empfängt in gleicher Weise Sigfc nale von diesen zwei Flip-Flops, aber die Signale sind von ungekehrter Polarität (TRG und TFG) gegenüber den Signalen, die dem UND-Tor 128 zugeleitet werden, und das Tor 3O erzeugt das Signal TRS. Das UND-Tor 132 empfängt ebenfalls Eingangesignale von diesen zwei Flip-Flops, aber die Signale haben unterschiedliche Polaritätsbeziehungen (TRG.und TFG) gegenüber denjenigen Signalen, die den anderen beiden UND-Toren zugeleitet werden, und das Tor 132 erzeugt das Signal

TF. Das ODER-Tor 134 empfängt Signale (TRG) von dem Rückstell-Flip-Flop 112 und Signale von dem Ausgang des Eingangs-UND-Tores 116. Das Ausgangssignal des ODER-Tores 134 wird lediglich umgekehrt durch den Inverter I36 zur Erzeugung des Signals TB.

Während des Betriebes der Datenübertragungsschaltung sind das Rückstell-Flip-Flop 112 und das Übertragungs-Flip-Flop Il4 anfangs beide in Rückstellungszuständen. Wenn die Eingangssignale DXO und DYO für das UND-Tor II6 zur logischen ¹¹O" übergehen, wodurch angezeigt wird, daß die Ab st and β zähl er 92 und 94 bis Null zurückgezählt haben, veranlaßt ein Ausgangssignal von dem UND-Tor II6 das Übertragungsblockierungssignal TB zur logischen "1" überzugehen. Dieser Vorgang besorgt ebenfalls, daß das Rückstell-Flip-Flop auf Steuerung eingestellt wird.

Das nächste Eingangssignal CL durch das Tor 120 stellt das Flip-Flop 120 ein. Daher geht sein Ausgangssignal TRQ zur logischen "1" über und bewirkt durch die Tore 134 und 136 ein Halten des Ausgangssignals TB bei der logischen ¹¹I". Wenn das Rückstellungs-Flip-Flop 112 eingestellt ist und das Übertragungs-Flip-Flop 114 zurückgestellt ist, bewirken

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ihre Ausgangssignale durch das UND-Tor I30 ein Übergehen des Signals TRS zur logischen "1". Dies stellt alle Flip-Flops in den Abstandszählern 92 und 9k zurück, was die Signale DXO und DYO zum Übergang zur logischen "1" veranlaßt und das Einstellungssteuersignal von dem Rückstellungs-Flip-Flop 112 entfernt.

Der nächste Eingangsimpuls CL stellt das Übertragungs-Flip-Flop 114 ein, da das Signal TRQ bei der logischen "0" ist und die richtige Steuerung bewirkt. Das Signal TRS geht dann zur logischen "0" über, da dieses Signal nur bei der logischen "1" sein kann, während das Rückstell-Flip-Flop eingestellt ist und das Übertragungs-Flip-Flop 114 zurückgestellt ist. Gleichzeitig geht das Signal TF zur logischen ^Ml" über, da es nur bei der logischen ¹¹I" sein kann, wenn beide Flip-Flops 112 und 114 eingestellt sind.

Der nächste Taktgeberimpuls CL stellt das Flip-Flop 112 zurück. Das Flip-Flop 112 war zur Rückstellung angesteuert, wenn das Flip-Flop 114 eingestellt war. Daher gehen das Aus gangs signal TF zur logischen ¹¹O" über und das Ausgangssignal BR zur logischen ¹¹I".

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Der nächst« Taktgeberinpuls CL stellt das Übertragung·- Flip-Flop 112 zurück und verursacht so einen Übergang zur logischen "O" des Signals BR. Die Ausgangssignale TRS₁ TF und TB sind vorher zur logischen "O" übergegangen· Di· Flip-Flops 112 und Il4 sind beide zurückgestellt und der Übertragungszyklus ist beendet.

Gemäß der Erfindung wird der gleiche Datenübertragungsvorgang gestartet, indem ein logisches "1"-Signal dem ODER-Tor 118 von dem Durchlaß-Meß-Übertragungs-Tor 36 (Fig. 2) zugeleitet wird, wenn die Meßvorrichtung der Erfindung betriebsfähig gemacht wird.

Die Fig. 8 und 8a stellen logische Diagramme einer beispielhaften Schaltung dar, welche die Erfiriung verkörpern und ihre Verbindungen mit den anderen Teilen der Steuerschaltung zeigen. Diejenigen Glieder <4er in den Figuren 8 und Sa gezeigten Schaltung, die schon in Fig. 2 gezeigt sind, werden, allgemein in den Fig. 8 und 8a mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 bezeichnet·

Wi* in Fig. 8 gezeigt, ist das Werkzeug 12 über die Leitung 22 mit dem bewegbaren Kontakt eines einpoligen Zvreistellungsschalters S-i verbunden. Eine der anderen Klemmen des Schal-

2 0 9 ΰ 0 8 / U ■ -;

ters S-I ist mit Masse verbunden und der andere ist mit

verbunden / einer der Eingangsklemmen 142 eines ODER-Tores I50I Das

ODER-Tor 150 ist mit einem Eingang eines UND-Tores 152 verbunden. Bin Ausgang des UND-Tores 152 ist mit einer Einstelleingangski emme eines Berührungsfühler-Flip-Flops 154 verbunden. Ein Ausgang des Flip-Flops 154 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Tores 152 verbunden, um ein Einstellsteuerungs-P signal für das UND-Tor zu erzeugen»

Ein Ausgang des Berührungsfühler-Flip-Flops 154 ist mit einem Eingang eines Vier-Eingänge-UND-Tores I56 verbunden. Die anderen drei Eingänge des UND-Tores I56 sind derartig verbunden, daß sie Taktgeberimpulse CL, ein Ausgangssignal von einem Meß-Mode-Flip-Flop 158 und ein Ausgangssignal von einen Fehlerdetektor-Flip-Flop 16O empfangen·

k Das Meß-Mode-Flip-Flop I58 steuert den Zeitpunkt bzw. die

Zeit, zu welchem bzw· während welcher ein Kalibrierungsvorgang ausgeführt wird. Die Operation des Meß-Mode-Flip-Flops 158 wird ihrerseits durch Ausgangesignale von den zwei UND-Tor en I62 und 164 gesteuert. Das UND.Tor 162 hat vier Eingänge, die derartig miteinander verbunden sind, daß die Signale von der Dateneingangsschaltung 90 empfangen und einen Ausgang, der mit einer Einstellungsklemme des Flip-Flops 158 verbunden ist. Das UND-Tor hat in gleicher Weiee

■\ -Γ, Λ -"I A O / -i ' 'S /'

vier Eingänge, welche derartig verbunden sind, daß sie Signale von der Dateneingangsschaltung 90 empfangen, und einen Ausgang, welcher mit einer Rückstellungseingangsklemme des Flip-Flops I58 verbunden ist. Die gleiche Ausgangsklemme des Meß-Mode-Flip-Flops I58₅ welche mit einer Eingangsklemme des UND-Tores 156 verbunden ist, ist ebenfalls derartig verbunden, um ein Rückst ellungs signal auf eine Rückstellungseingangsklemme des Berührungsfühler-Flip-Flops 15^t zu geben.

Das im Vorhergehende erwähnte UND-Tor 156 hat eine Ausgangsverbindung zu einem Eingang eines Inverters I66. Der Inverter 166 kehrt das Ausgangssignal von dem UND-Tor I56 um und leitet es zu einem Eingang eines UND-Tores 168. Ein Ausgang des UND-Tores 168 führt zu einer Einstelleingangsklemme eines Durchlaß-Meß-Übertragungs-Flip-Flops 170. Ein Ausgang des Durchlaß-Meß-Übertragungs-Flip-Flops 170 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Tores 168 verbunden, um ein Einstelleingangssteuersignal dem UND-Tor zuzuführen. Der Ausgang des Durchlaß-Meß-Übertragungs-Flip-Flops 170 ist ebenfalls wie ein Eingang mit dem ODER-Tor II8 verbunden, welches oben in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben worden ist. Ein zweiter Eingang des ODER-Tores II8 steht mit dem UND-Tor II6 in Verbindung, welches im Vorhergehenden bei der gleichen Figur

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beschrieben worden ist. Daher erzeugt das ODER-Tor Il8 ein Ausgangs signal für das UND-Tor 120 in der Datenübertragungs-= schaltung in Beantwortung auf den Empfang entweder eines normalen Übertragungssignals von dem UND-Tor Il6 oder eines falschen Übertragungssignals von dem Durchlaß-Meß-Übertragungs-Flip-Flop I70.

Der Ausgang des ODER-Tores II8 ist ebenfalls verbunden mit einem Eingang eines UND-Tores 172. Ein Ausgang des UND-Tores 172 ist verbunden mit einer Rückstellungseingangsklemme des Durchlaß-Meß-Übertragungs-FlipTFlops 170. Ein zweiter Eingang des UND-Tores 172 ist derartig verbunden, daß er Taktgebersignale CL empfangen kann. Das Signal von dem ODER-Tor II8 zu dem UND-Tor 172 erzeugt ein Rückstellungssteuerungssignal für dieses UND-Tor.

Der Fehleranzeigeteil der Schaltung weist das Fehleranzeige-™ Flip-Flop 160 auf, welches oben erwähnt wurde, und welches ein Einstelleingangssignal von einem ODER-Tor 17^ empfängt. Das ODER-Tor 17^ hat zwei Eingänge, welche Signale von UND-Tor en 176 und 178 empfangen.

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Das UND-Tor 176 hat zwei Eingänge, von denen einer derartig verbunden ist, daß er ein Signal von dem Meß-Mode-Flip-Flop 158 empfangen kann und der andere so, daß er ein Signal von dem UND-Tor II6 über einen Inverter ISO empfangen kann· Das UND-Tor 178 hat ebenfalls zwei Eingänge, von denen einer derartig verbunden ist, daß er ein Signal von dem Berührungsfühler-Flip-Flop 154 empfangen kann und der andere derartig eingestellt ist, daß er ein Signal von einem ODER-Tor 182 empfangen kann. Das ODER-Tor l82 seinerseits empfängt und kehrt ein Signal von einem UND-Tor l&k um. Das UND-Tor l&k hat zwei Eingänge, von denen einer derartig verbunden ist, daß er ein Signal von dem Meß-Mode-Flip-Flop I58 empfangen kann und der andere derartig miteinander verbunden ist, daß er Taktgebersignale CL empfangen kann.

Das Ausgangssignal des Fehleranzeige-Flip-Flops I60 wird über einen Inverter I86 zu einer Desaktivierungsschaltung 108 geleitet. Die Desaktivierungsschaltung I88 dient dazu, die Maschine unbeweglich zu machen in Beantwortung eines Fehlersignals von dem Anzeige-Flip-Flop I60. Sie kann auch dazu dienen, ein oder mehrere Warn*· oder Signalvorrichtungen 190 von gewünschtem Typ anzuregen, um für ein hörbares oder sehbares Zeichen der Maschinenstörung zu sorgen*

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Bei normaler Arbeitsweise werden Signale über das UND-Tor 116 und das ODER-Tor llö geleitet, um eine Datenübertragungsoperation in der Datenübertragungsschaltung 96 zu beginnen. Dies ist im Vorhergehenden in Verbindung alt den Fig. 6 und 7 erklärt worden. Während der Kalibrierunge-Mode-Arbeitsweise wird ein falsches Signal über das ODER-Tor Il8 geleitet, welches die Datenübertragungsschaltung in genau der gleichen Weise betätigt wie ein normales Signal, welches über das UND-Tor Il6 zugeleitet wird· Eine Kalibrierungsoperation wird gestartet durch den Empfang von Meß-Mode-Befehlssignalen von der Dateneingangsschaltung 90 und durch das UND-Tor 162. Das Ausgangssignal des Meß-Mode-Plip-Flops 158 veranlaßt eine Rückstellung des Berührungsfühler-Flip-Flops 15^, wenn dieser nicht schon vorher zurückgestellt worden ist.

Die Maschine ist jetzt angewiesen, sich in Richtung des Kalibrierungeblockes l8 zu bewegen. Wenn das Werkzeug den Block 18 berührt, wird der Block über das Werkzeug 12 und den Schalter S-I geerdet· Da der Block l8 «it einer der Eingangskiemrnen des ODER-Tores I50 verbunden ist, wird diese Eingangsklemme ebenfalls auf Massepotential gebracht. Wenn diese Eingangsklemme geerdet ist, wird ein. binäres ⁿO"-Signal dem UND-Tor 152 zugeleitet.

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Dann wird ein Signal von dem UND-Tor 152 zu dem BerührungsfUhler 154 geleitet, um diesen Flip-Flop einzustellen« Dies seinerseits erzeugt ein logisches "(/-Signal an einem Eingang des UND-Tores 156. Das Flip-Flop I58, weiches eingestellt worden ist, leitet ebenfalls ein logisches "Oⁿ-Signal zu einem anderen Eingang des UND-Tores I56· Vorausgesetzt, daß kein Systemfehler besteht, leitet das Fehleranzeige-Flip-Flop I60 ebenfalls ein logischen "O-"-Signal zu dem UND-Tor I56· Daher wird beim nächsten logischen "C'-Taktgeberimpuls CL das UND-Tor 156 ein logisches "!"-Ausgangssignal,zu dem Inverter 166 leiten. Das ODER-Tor kehrt das Signal um und leitet so ein logisches "O"-Signal zu einem Eingang des UND-Tores 168. Wenn das Durchlaß-Meß-Übertragungs-FlipFlop 170 in seinem Rückstellungszustand ist, leitet es ebenfalls ein logisches "O"-Signal zu dem UND-Tor I68. Daher wird das UND-Tor 168 ein logisches "1"-Signal erzeugen zur Einstellung des Meß-Übertragungs-Flip-Flops I70. Dies veranlaßt das Meß-Übertragungs-Flip-Flop I70, ein logisches "1"-Signal zum ODER-Tor II8 zu übertragen. Das ODER-Tor II8 kehrt dieses Signal um und leitet es als ein logisches'"O^H-Signal zu dem UND-Tor 120 in der Datenübertragungsschaltung·

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Das ODER-Tor 118 leitet ebenfalls ein logisches "O"-Signal zu einem Eingang des UND-Tores 172 ο Daher wird beim Empfang des nächsten logischen "O'^Taktgeberimpulses CL das UND-Tor 172 die Rückstellung des Durchlaß-Meß-tJbertragungs-Flip-Flops 170 bewirken.

Das Berührungsfühler-Flip-Flop 154 wird rückgestellt nach dem Kalibrierungsvorgang1 entweder durch den Beginn eines zweiten Kalibrierungevorganges oder durch die Bereitstellung eines normalen Übertragungssignals von dem UND-Tor II6· Die erste Bedingung 1st durch die Verbindung von dem Meß-Mode-Flip-Flop zu der Rückstellungsklemme des Berührungsfühler-

/ gzeigt
Flip-Flops 15%während Verbindungen für die letztere Rückstellungsoperation nicht gezeigt sind.

Das Meß-Mode-Flip-Flop I58 wird rückgestellt durch den Empfang von Signalen an dem UND-Tor 164 von der Dateneingangs schaltung 90, wodurch der Beginn einer normalen Programmoperation angezeigt wird,

Der Fehleranzeigeteil der Schaltung bewirkt Dasaktivierung der Maschine unter zwei Bedingungen. Diese Bedingungen liegen vor, wenn das Werkzeug den Kalibrierungsblock berührt,

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wobei sich die Meßvorrichtung nicht in der Kalibrierungs-Mode-Arbeitsweise befindet, oder wenn während der Kalibrierungs-Mode-Arbeitsweise ein normales Übertragungssignal zugeleitet wird.

Das Anzeigen für die erste Anomalität schließt das UND-Tor 184, den Inverter l82 und das UND-Tor 1?8 auf. Wenn sich die Schaltung nicht in der Kalibrierungs-Mode-Arbeitsweise befindet» wird ein logisches ¹¹O"-Signal auf «inen Eingang des UND-Tores 184 von dem Meß-Mode-Flip-Flop I58 geleitet. Daher wird bei Eintreffen des nächsten logischen ^MOⁿ-Taktgeberimpulses CL ein Signal über den Inverter l82 gesendet werden und als ein logischen "O^M~Signal an einem Eingang des UND-Tores 178 erscheinen. Wenn das Werkzeug den Kalibrierungsblock berührt, wird dadurch ein logisches "Q"-Signal am Ausgang des Berührungsfühler-Flip-Flops 154 erscheinen. Dieses Signal wird auch zu dem UND-Tor 178 geleitet, so daß das UND-Tor I78 ein Signal über das ODER-Tor 174 zur Einstellung des Fehleranzeige_TFlip-Flops I60 leiten wird. Wenn da· Fehleranzeige-Flip-Flop 160 eingestellt ist< leitet es ein logisches "1"-Signal zum Eingang des UND-Tores I56, so daß die Meßvorrichtung außer Funktion ist. Natürlich leitet das Fehleranzeige-rFlip-Flop I60 auch ein Signal über den Inverter I86 zu der Desaktivierungsschaltung I88 , um die Operation der Mascün« auezusetzen·

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Venn die letztere Anomal!tat eintritt, wird diese durch das UND-Tor 176 angezeigt. Bei der Kalibrierungs-Mode-Arbeitsweise leitet das Meß-ModeFlip-Flop I58 ein logischen ⁿOⁿ-Signal auf den Eingang des UND-Tores I76. Wenn nun eine normale Übertragung stattfinden sollte, wird das UND-Tor II6 ein logisches "1"-Ausgangssignal erzeugen. Dieses Signal wird durch den Inverter 180 umgedreht und als ein logisches ^NOⁿ-Signal auf den zweiten Eingang des Tores 176 geleitet. Dies verursacht die Zuleitung eines Signals von diesem UND-Tor über das ODER-Tor 174 zur Einstellung des Fehleranzeige-Flip-Flops I60 und setzt die Operationen, wie oben beschrieben, aus.

Die Rückstellung des Fehleranzeige-Flip-Flops I60 wird durch Handsteuerung erreicht (nicht gezeigt). Dies stellt sicher, daß die Maschinenstörung einem Bedienungsmann zur Kenntnis gebracht wird und die Bedingung korrigiert ist, bevor weiter eingeschaltet wird.

Nachdem nun die Arbeitsweise der Kalibrierung beschrieben worden ist, welche zur Kalibrierung eines Maschinenwerkzeuges, wie eines Schneidewerkzeuges sowie einer Prüfungssonde verwendet werden kann« wird nunmehr im folgenden die Arbeitsweise der Vermessung beschrieben· Di· folgende Beschreibung ist daher auf das Messen der Abmaße eine«

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Werkstückes gerichtet, nachdem das Werkstück teilweise oder -vollständig bearbeitet worden ist.

Während der Arbeitsweise der Vermessung nimmt das Werkzeug 12 die Gestalt einer Prüfungssonde an. Die Prüfungssonde kann angewiesen werden, sich zu verschiedaien Prüfungspunkten auf dem Werkstück oder dem Ring 10 zu bewegen, um die Abmaße dieser Prüfungspunkte zu vermessen. Der Schalter S-I wird in der Position gelassen, die in Fig. 8 dargestellt ist, und die Prüfungssonde wird in der gleichen Art und Weise kalibriert, wie dies in Bezug auf das Werkzeug 12 besehrieben worden ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß jeder Schritt, welcher zur Kalibrierung des Werkzeuges 12 durchgeführt wurde, nunmehr mit. der Prüfungssonde vollzogen wird, um die Position der Sonde genau zu kalibrieren. Der Kalibrierungsvorgang ist durch dieselben Faktoren bedingt j welche die Kalibrierung des Maschinenwerkzeug; erfordern, nämlich schlechte Ausrichtung des Werkzeuges, Abrieb an der Kante des Werkzeuges und so weiter.

Es wird wieder Bezug auf die Figo 8 und 8a genommen, welche ebenfalls eine Schaltung zur Durchführung der Arbeitsweise der Vermessung eines Werkstückes aufzeigen»- Der Leiter, welcher das Durchlaß-Meß-Übertragungs-Flip-Flop 170 mit

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dem ODER-Tor Jl8 verbindet, wird ebenfalls mit den Eingangen eines Paares von UND-Toren 200, 202 verbunden. Die Ausgangsklemmen der UND-Tore 200, 202 sind entsprechend gekoppelt durch ein Paar von vor 'eingestellten Kreisen 20^, 206 mit einem Paar von Anzeigevorrichtungen 208, 209· Die Anzeigevorrichtung 2O8 sorgt für eine X-Achsenausgabeanzeige und ist ihrerseits mit einem X-Achsendrucker 211 verbunden und die Anzeigevorrichtung 210 sorgt für eine Y-Achsenausgabean/eige und ist ihrerseits verbunden mit einem Y-Achsendruf-ker 212.

Ein Paar von UND-Toren 2l4, 216 mit vier Eingängen sind mit ihren Eingangsklemmen mit der numerischen Dateneingangsschaltung 90 verblenden und ihre Ausgangsklemmen sind ent» sprechend gekoppelt mit den Einstellklemmen eines Y-Achsenprüf iirigs-Flip-Flope 218 und eines X-Achsenprüfungs-Flip-Flops 220. Die Rückstellklemmen der Flip.-Flops 2l8, 220 eind direkt verbunden mit den Ausgangsklemmen des UND-Tores 164. Zusätzlich ist die Ausgangsklenme eines Y-Achsenprüfungs-Flip-Plops 218 mit einem der Eingangsklenmen eine· UND-Tor es 222 und einen dar Eingangeklemmen eines NAND-Tores 22*» verbunden. In ähnlicher Weise ist der Ausgangsanschluß des X-Achsenprüfungs-Flip-Flops 220 mit einen der Eingangsanschlüsse eines UND Tores 226 und einem der

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Eingangsanschlüsse eines NAND-Tores 228 verbunden. Di« anderen Eingangsanschlüsee der anderen UND-Tore 222» 226 sind verbunden, die anderen Eingangsanschlüsse der UND-Tore 222, 226 sind gemeinsam verbunden mit den gemeinsam verbundenen Eingangsanschlüssen der UND-Tor« 200, 202» und die anderen Eingangsanschlüsse der NAND-Tore 224, 228 sind gemeinsam verbunden mit dem Leiter, der eich zwischen dem Meß~üode-Flip-Flop I58 und dem UND-Tor 176 erstreckt■

Die Ausgangsanschlüsse der UND-Tore 222« 226 sind entsprechend mit dem Y-Achsendrucker 212 und X-Achsendrucker 211 verbunden, Die Ausgangeanschlüsse der NAND-Tor· 224, 228 sind entsprechend verbunden mit den anderen Eingangsanschlüssen der UND-Tor· 202» 200 und der Funtionsgenerator 88 ist sowohl mit der X-Achsenausgabevorrichtung 208 wie mit der Ϊ-Achsenausgabevorrichtung 210 verbunden.

Die vier Eingangsanschlüsse eines weiteren Paares von UND-Toren 230, 232 mit vier Eingangen sind verbunden mit der numerischen Dateneingangsschaltung 90 und ihr· Ausgangsan Schlüsse sind entsprechend verbunden mit einem Y-Achaenpolaritäten-Flip-Flop 234 und einem X-Aeheenpolaritäten-Flip-FLop 2'3δ» Die Auagangaaiischlüsse «las X-Achsen-

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polaritäten-Flip-Flops 236 sind mit der X-Ausgab«Vorrichtung 208 verbunden und die Auegangsanschlüsse des Y-Polaritäten-Flip-Flops 234 üind verbunden mit der Y-Achsenausgabevorrichtung 210»

Wenn die Prüfungssonde wie im Vorhergehenden beschrieben, kalibriert worden ist, wird der Schalter S-I von der Position, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, zu einer Position bewegt, in welcher das Werkzeug oder die Sonde 12 mit dem Eingangsanschluß 142 des ODER-Tores I50 verbunden ist. Die Sonde wird dann angewiesen, sich in Richtung auf das Werkstück oder den Ring 10 zu bewegen und in Richtung eines vorherbestimmten Punktes auf dem Ring, an dem die Abmaße gemessen werden sollen« Das Anweisungssignal ist etwas ähnlich dem Anweisungssignal, welches dem Werkzeug während des KaIibrierungszyklus gegeben wird, d.h. das Werkzeug wird angewiesen, sieh zu einer Position unter dem zu prüfenden Punkt auf dem Ring 10 zu bewegen. Dieser Punkt würde tatsächlich innerhalb des Ringes 10 sein.

Die Signale, welche durch den Funktionsgenerator 88 erzeugt werden, werden der X-Achsenausgabevorrichtung 208 und der Y-Achsenausgabevorrichtung 210 zugeleitet. Das

wird lurch eine Fi equeirzverdoppelungssehaltung

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2^0 geführt, so daß bei der Messung eines zylindrischen Teiles der radiale Abstand verdoppelt werden kann, um u-lüö Auegangsdarstellung, repräsentativ für die Messung des Durchmessers, zu bekommen.

Xn der Meßoperationeweise wird ein besonderes Programm auf dem Lochstreifen codiert. Das Lochstreifenprogramm weist die Sonde an, sich zu einer Position zu bewegen, die theoretisch erfordern würde, daß die Sonde sich hinter die Oberfläche des Werkstückes oder des Ringes 10 bewegt* Wenn zwischen der Sonde und dem Ring 10 elektrischer Kontakt hergestellt worden ist, wird ein logisches "1"-Signal zu dem ODER-Tor 150 geleitet. Dieses Signal bewirkt, daß die Daten in den Zählwerken auf eine Null-Zählung gehen, was seinerseits bewirkt, daß ein Ubertragungssignal erzeugt wird, welches dem System anzeigt, daß die angewiesene Position erreicht worden ist. Dieses Übertragungesignal, oder Falsch-Signal, welches erzeugt wird, wenn die Sonde eine "falsche"- Position erreicht, veranlaßt das Steuersystem, sich in die nächste Folge des Programmes zu bewegen.

Die X-Achsenausgabevorrichtung 208 und die Y-Acheenausgäbevorrichtung 2IO werden in Zentimetern kalibriert und durch

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ORIGINAL

den Funktionsgenerator 88 gesteuert, zur Zählung jeder Zuwachsbewegung der Sonde, um dadurch eine kontinuierliche Anzeige der Sondenposition zu ermöglichen. Der X-Achsendrucker 211 und der Y-Achsendrucker 212 sprechen bei Kontakt zwischen der Sonde und dem Ring 10 an, um dadurch zu bewirken, daß die Anzeigeinformation nur ausgedruckt wird, wenn Kontakt zwischen der Sonde und dem Ring besteht,(nicht gezeigt)»-.

Es ist nunmehr klar, daß das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung das allgemein gesteckte Ziel erreichen. Unter den offensichtlichen Vorteilen, die sich bei der Verwendung dieser Erfindung ergeben, sind insbesondere die Eliminierung von Prüfungszeit gemäß der genaueren Bearbeitung, eine Reduktion der für die Herstellung eines bearbeiteten Teils erforderlichen Zeit und eine Reduktion der für die Vermessung eines bearbeiteten Teils erforderlichen Zeit zu erwähnen.

Obwohl nur eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben und dargestellt ist, ist es für den Fachmann klar, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen getroffen werden können, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Kalibrierung der Position eines Werkzeuges in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches Übertragungssignal anzeigt, daß das Werkzeug eine angewiesene Position erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß

   (a) das Werkzeug sich auf dem Wege zu einer angewiesenen, aber unerreichbaren Position durch eine Kalibrierungsposition bewegt, und

   (b) daß ein falsches elektrisches Übertragungesignal erzeugt wird, wenn ein wirksamer Teil des Werkzeuges diese Kalibrierungspoaition erreicht im Verlauf seiner Bewegung zu der angewiesenen Position·

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekexi nze lehnet, daß das Werkzeug zu einer neuen angewiesenen Position in Beantwortung dieses falschen Übertragungssignals bewegt wird und die Kalibrierungsposition als Referenzposition verwendet wird.

   3· Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Operation der Werkzeugmaschine ausgesetzt wird, wenn das Übertragungssignal erzeugt wird, bevor das Werkzeug die Kalibrierungeposition erreicht·

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   4, Verfahren nach Anspruch 2,dadurch geken n~ z* lehnet, daß die Operation der Werkzeugmaschine ausgesetzt wird, wenn das falsche Übertragungssignal erzeugt wird, wenn das Werkzeug sich in eine andere als die angewiesene Position bewegt.

   ο Verfahren nach Anspruch 2, dadurch geken nzeichnet, daß die Operation der Werkzeugmaschine ausgesetzt wird, wenn das Übertragung«signal erzeugt ist, bevor das Werkzeug die Kalibrierungspositxoa erreicht und wenn da* falsche Signal erzeugt wird, während da« Werkzeug sich zu einer anderen als der angewiesenen Position bewegt·

   6. Verfahren zur Kalibrierung der Position eines Werkzeuges in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches Übertragungssignal in Positionskoordinaten des Werkzeuges anzeigt, daß das Werkzeug eine angewiesene Position erreicht hat, geken nzeichnet durch folgende Verfahrensechrittes

   (a) Beschaffung eines Meßblockes mit einer Oberfläche, deren Position in einer der Koordinaten bekannt ist,

   (b) Positionieren des Werkzeuges in der Nachbarschaft dieser Oberfläche,

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   (c) Bewegen des Werkzeuges entlang einer der Koordinaten in Richtung auf die Oberfläche zu einer angewiesenen Position hinter dieser Oberfläche,

   (d) Verursachen eines falschen elektrischen Übertragungasignals, das erzeugt wird, wenn ein wirksamer Teil des Werkzeuges diese Oberfläche berührt« und

   (e) Bewegen des Werkzeuges weg von dieser Oberfläche in Beantwortung des falschen Über tragungssignals zu einer neuen angewiesenen Position in dieser einen Koordinate, wobei die Position dieser Oberfläche in dieser Koordinate als Referenzposition verwendet wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Operation der Werkzeugmaschine ausgesetzt wird, wenn das Übertragungssignal erzeugt wird, bevor das Werkzeug die Kalibrierungsposition erreicht.

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichne t, daß die Operation der Werkzeugmaschine ausgesetzt wird, wenn das falsche Über tragungssignal erzeugt wird, während das Werkzeug zu einer anderen als der angewiesenen Position bewegt wird.

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   Verfahren nach Anspruch 6,dadurch geken nzeichnet, daß die Operation der Werkzeugmaschine ausgesetzt wird, wenn das Überirogungssignal erzeugt wird, bevor das Werkzeug die Kalibrierungsposition erreicht und wenn das falsche Übertragungseignal erzeugt wird* während das Werkzeug zu einer anderen als der angewiesenen Position bewegt wird.

   10. Verfahren zur Kalibrierung der Position einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches ÜbertragungsaLgnal anzeigt, daß ein Element eine angewiesene Position erreicht hat, dadurch geken nzeichnet, daß ein falsches elektrisches Übertragungseignal erzeugt wird, wenn das Element eine Kalibrlerungapoeition im Verlauf seiner Bewegung zu der angewiesenen Position erreicht«

   11. Verfahren zur Kalibrierung der Position einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches Übertragungssignal anzeigt, daß ein Element eine angewiesene Position erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Verfahreneschritte angewendet werden, s

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   (a) Bewegen des Elementes zu einer angewiesenen, aber unerreichbaren Position durch eine Kalibrierungsposition, und

   (b) Erzeugen eines falschen elektrischen Übertragungssignals ,, wenn das Element die Kalibrierungsposition im Verlaufe ssiner Bewegung gegen die angewiesene Position erreicht.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch geken nzeichnet, daß das Element zu einer neuen angewiesenen Position in Beantwortung dieses falschen Übertragungssignals bewegt wird, und daß die Kalibrierungeposition ala Referenzposition verwendet wird.

   13« Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Operation der Maschine ausgesetzt wird, w >->u das Übertragungssignal erzeugt wird, bevor das Element die Kalibrierungeposition erreicht·

   Ik, Verfahren nach Arieprudfa 12, dadurch geken nzeichnet, daß die Operation des Werkzeuges ausgesetzt wird, wenn das falsche Übertragungssignal erzeugt wird, während das Element »Ich zu einer anderen ale der angewiesenen Position bewegt·

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   15· Verfahren nach Anspruch 12,dadurch geken n-. zeichnet, daß die Operation der Maschine ausgesetzt wird, wenn das Übertragungssignal erzeugt wird, bevor das Element die Kalibrierungsposition erreicht und wenn das falsche Übertragungssignal erzeugt wird, während sich das Element zu einer anderen als der angewiesenen Position bewegt.

   l6_e Vorrichtung zur Kalibrierung der Position eines Werkzeuges in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches Übertragungssignal anzeigt, daß das Werkzeug eine angewiesene Position erreicht hat, gekennzeichnet durch

   (a) Antriebsmittel zur Bewegung des Werkzeuges zu der angewi·s enen Position, und

   (b) elektrische Mittel zur Erzeugung eines falschen elektrischen Übertragungssignals, wenn eine wirksame Kante des Werkzeuges eine Kalibrierungsposition erreicht im Verlaufe der Bewegung zu der angewiesenen Position«

   17. Vorrichtung nach Anspruch l6, gekennzeichnet durch Steuermittel zur Betätigung der Antriebsmittel in Beantwortung des falschen Übertragungseignals, um das

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   Werkzeug weg von der Kalibrierungeposition zu einer neuen angewieseneu Position zu bewegen, wobei die Kalibrierungsposition als Referenzposition verwendet -wird.

   l8β Vorrichtung nach Anspruch 17« gekennzeichnet durch Fehlererkennungsmittel zur Desaktivierung der Antriebsmittel, wenn das Übertragungssignal erzeugt wird, bevor das Werkzeug die Kalibrierungsposition erreicht.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 17» gekennzeichnet durch Fehlererkennungsmittel zur Desaktivierung der Antriebsmittel 5 wenn das falsche Übertragungssignal erzeugt wird, während das Werkzeug sich zu einer anderen als der angewiesenen Position bewegt.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 17t gekennzeichnet durch Fehlererkennungsmittel zur Desaktivierung der Antriebsmittel, wenn das Übertragungesignal erzeugt wird, bevor das Werkzeug die Kalibrierungsposition erreicht und zur Desaktivierung der Antriebsmittel, wenn das falsche Übertragungssignal erzeugt wird, während das Werkzeug sich zu einer anderen als der angewiesenen Position bewegt.

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   - 6ο -

   21. Vorrichtung zur Kalibrierung der Position eines Werkzeuges in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches Übertragungssignal anzeigt, daß das Werkzeug eine angewiesene Position erreicht hat, . gekennzeichnet durch (a) einen Meßblock mit einer Oberfläche, dessen Position

   in den Werkzeugpositions-Koordinaten bekannt ist, P (b) Antriebsmittel zur Bewegung des Werkzeuges entlang

   einer der Koordinaten in Richtung auf die Oberfläche zu einer angewiesenen Position hinter dieser Oberfläche,

   (c) elektrische Mittel in Verbindung mit diesem Meßblock und dem Werkzeug zur Erzeugung eines falschen elektrischen Übertragungesignals, wenn ein wirksamer Teil des Werkzeuges die Oberfläche berührt, und

   (d) Steuermittel zur Betätigung der Antriebsmittel in t Beantwortung eines falschen Übertragungssignals ,

   um das Werkzeug weg von der Oberfläche zu einer neuen angewiesenen Position in einer der Koordinaten zu bewegen, wobei die Position der Oberfläche in der einen Koordinate als Referenzposition verwendet wird.

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   6i

   22. Vorrichtung nach Anspruch 21_t gekennzeichnet durch Fehlererkennungsmiitel zur Desaktivierung der Antriebsmittel, wenn das Ubertragungssignal erzeugt

   wird, bevor das Werkzeug die Oberfläche berührt.

   3« Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Fehlererkennungsmittel zur Desaktivierung der Anti leb«mittel, wenn das Werkzeug den Meßblock berührt, »fahrend da« Werkzeug zu einer anderen «lie der angewiesenen Position bewegt wird·

   2k* Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet d u r ο h Fehlererkennungsmittel zur Desaktivierung der Antriebsmittel, wenn das Übertragungesignal erzeugt wird, bevor das Werkzeug die Oberfläche berührt und zur Desaktivierung der Antriebsmittel, wenn das Werkseug den Meßblock berührt, während das Werkzeug zu einer anderen als der angewiesenen Position bewegt wird.

   25· Vorrichtung zur Kalibrierung der Position einepf numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches Übertiagungssignal anzeigt, daß «in Element eine angewiesene Position erreicht hat, gekennseiohnet duroh

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   (a) Antriebsmittel zur Bewegung des. Elemente? *u einer angewiesenen Position; und

   (b) elektrische Mittel zur Erzeugung eines falschen elektrischen Übertragungssigiiale, wenn eine wirksame Kante dieses Elementes eine Kaiibrierungsposition erreicht im Verlaufe der Bewegung 211 einer angewiesenen Position„

   26· Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Steuermittel zur ßetätigung der Antriebsmittel in Beantwortung des falschen Übertragungssignal·, um das Element weg von der Kaiibrierungsposition zu einer neuen angewiesenen Position zu bewegen, wobei die Kalibrierungsposition als Referenzposition verwendet wird·

   27· Vorrichtung nach Anspruch 251 gekennzeichnet durch Fehlererkennung««Ittel zur Desaktivierung der Antriebsmittel, wenn das Über tragungssignal erzeugt wird, bevor das Element die Kai ibrierungsposltion erreicht.

   28· Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Fehlererkennungemittel zur Desaktivierung der Antriebsmittel, wenn das falsch· tbertragungasignal ersefcft wird, während das Element zu einer anderen als der angewiesenen Pesitien bewegt wird·

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   29· Vorrichtung nach Anspruch 25 ι gekennzeichnet durch Fehlererkennungsrai t■*. el zur Desaktivi.erung der Antriebsmittel j wenn das Über tragungsaignal erzeugt wird, bevor das Element die KaJ ibr i erungspoeit lon erreicht, und zur Desaktivi«rung der Antriebsmittel, wenn das falsche Übertragungssignal erzeugt wird» wehrend sich das Element zu einer andei«n als der angewiesenen Position bewegt·

   30· Verfahren zur Messung der Abmaße «ines Werkstückes alt einer Prüfungssonde in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein Übertragungssignal erzeugt wird,, wenn die Prüfungnsonde eine angewiesene Position erreicht hat, gekennzeichnet durch

   /(12)

   (a) Bewegen der Prüfungssonde zu einer angewiesenen

   Position innerhalb des Werkstückes (10),

   (b) Erzeugen eines falschen elektrischen Übertragungsei ghals, wenn die Sonde eine Oberflache de« Werkstückes berührt, und

   (c) Erzeugen einer Auegangsanzeige der Position der Prüfungssonde in Beantwortung dieses falschen Übertragungssignals·

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   31· Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfungaeonde zu einer neuen angewiesenen Position in Beantwortung des Empfanges des falschen elektrischen Übertragungssignale bewegt wird.

   32« Verfahren zur Messung der Abmaße eines Werkstückes mit einer Prüfungesonde, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenaschrittes

   (a) Bewegen der Prüfungssonde zu einer angewiesenen, aber unerreichbaren Position unter einer Kalibrierungsposition (26),

   (b) Erzeugen eine* elektrisohenSignals, wenn die Sonde

   /(18a) die Kalibrierungsposition'lsi Verlaufe der Bewegung zu der angewiesenen Position (26) erreicht,

   (o) Bewegen der Priifungasonde zu einer zweiten angewiese-. nen Position innerhalb des Werkstückes,

   (d) Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals, wenn

   die Sonde eine Oberfläche des Werkstückes berührt, und

   (e) Brceugen einer Ausgangsanzeige der Position der Prüfungssonde in Bezug auf die Kalibrierungeposition in Beantwortung dieses zweiten elektrischen Signals·

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   33· Verfahren nach Anspruch 32,dadurch g · k e η nzeichnet, daß die Prüfung»sonde zu einer dritten angewiesenen Position in Beantwortung des zweiten elektrischen Signals, welches erzeugt wird, wenn die Sonde eine Oberfläche des Werkstückes berührt, bewegt wird·

   3^. Verfahren zur Messung der Abmaße eines Werkstückes in einer, numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit einer Prüfung»βonde₅ in welcher ein elektrisches Übertragungssignal anzeigt, daß die Sonde eine angewiesen· Position erreicht hat, ge kennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

   /(18)

   (a) Beschaffung eines Meßblockes'mit einer Oberfläche (18a),

   deren Position in einer der Koordinaten bekannt ist,

   (b) Positionieren der Sonde in Nachbarschaft der Oberfläche,

   (c) Bewegen der Sonde entlang einer der Koordinaten

   in Richtung auf die Oberfläche zu einer angewiesenen Position hinter dieser Oberfläehe,

   (d) Verursachen eines falschen elektrischen Vbertragungssignals, das erzeugt wird, wenn ein wirksamer Teil der Sonde die Oberfläche berührt,

   (e) Bewegen der Sonde weg von der Oberfläche in Beantwortung des falschen Übertragung«SignaIe und Bewege« au

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   einer zweiten angewiesenen Positoon innerhalb des Werkstückes,

   (f) Erzeugen eines zweiten falschen elektrischen Übertragungssignals, wenn die Sonde eine Oberfläche des

   Werkstückes berührt,

   (g) Erzeugen einer Ausgangeanzeige der Position

   der Prüfungssonde in Bezug auf die erste angewiesene Position in Beantwortung des zweiten falschen Übertragungssignals·

   35· Torrichtung zur Messung der Abmaße eines Werkstückes in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit einer Prüfungssonde, in welehsr ein elektrisches Übertragungesignal anzeigtt daß die Sonde eine angewiesene Position erreicht hat, χ e ke nnzeichnet durch

   /(82)

   (a) Antriebsmittel'zur Bewegung der Sonde zu einer angewiesenen Position unterhalb einer Oberfläche des

   Werkstückes (10),

   (b) Haltungsaittel'zur Erzeugung eines falschen elektrischen Übertragungseignale, wenn die Sonde eine Oberfläche des Werkstücke· berührt ±m Verlaufe ihrer Bewegung zu der angewiesenen Position,

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   (c) Anzeigemittel (30) zur Erzeugung einer Ausgangsanzeige der Position der Prüfungssonde in Beantwortung zu dem Empfang des falschen elektrischen Übertragungssignals.

   36o Vorrichtung nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch Steuermittel (72).zur Betätigung der Antriebsmittel (82) in Beantwortung des falschen Übertragunssignals, um das Werkzeug weg von der Oberfläche des Werkstückes zu einer neuen angewiesenen Position zu bewegen.

   37« Vorrichtung zu Messung der Abmaße eines Werkstückes in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches Übertragungssignal anzeigt, daß eine Prüfungssonde eine angewiesene Position erreicht hat, gekennzeichnet durch

   (a) einen Meßblock (18) mit einer Oberfläche (18a), dessen Position in den Werkzeugpositions-Koordinaten bekannt ist, .

   (b) Antriebsmittel (82) zur Bewegung der Sonde entlang einer der Koordinaten in Richtung auf die Oberfläche zu einer.angewiesenen Position (26) hinter dieser Oberfläche,

   (c) elektrische Mittel (36), die In Verbindung kit dem Meßblock und der Sonde stehen zur Erzeugung eines falschen elektrischen Übertragungssignal*, wenn ein wirksamer Teil der Sonde die Oberfläche berührt,

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   (d) Steuermittel (72) zur Betätigung der Antriebsmittel in Beantwortung des falschen Ubertragungssignals, um die Sonde weg von der Oberfläche zu einer neuen angewiesenen Position innerhalb des Werkstückes zu bewegen,

   (e) Schaltungsmittel (36) zur Erzeugung eines zweiten falschen elektrischen Ubertragungssignals, wenn die Sonde eine Oberfläche des Werkstückes berührt, und

   (f) Anzeigemittel (30) zur Erzeugung einer Ausgangsanzeige der Position der Prüfungssonde in Beantwortimg des zweiten falschen Übertragungssignals«

   38t Vorrichtung zur Messung der Abmaße eines Werkstückes in einer Werkzeugmaschine, in welcher ein elektrisches Übertragungesignal anzeigt, daß eine Prüfungssonde eine angewiesene Position erreicht hat, gekennzeichnet durch

   (a) Antriebsmittel (82) zur Bewegung der Prüfungssonde zu einer angewiesenen Position, und

   (b) elektrische Mittel (36) zur Erzeugung eines falschen elektrischen übertragungssignals, wenn eine Kante der PrUfungssonde eine Oberfläche des Werkstückes im Verlaufe der Bewegung zu einer angewiesenen Position erreicht.

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   39. Vorrichtung nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch Steuermittel (80) zur Betätigung der Antriebbmittels (82) in Beantwortung des falschen Übertragungssignals, um die Sonde weg von der Oberfläche zu einer neuen angewiesenen Position zu bewegen.

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