DE2459678A1

DE2459678A1 - Einrichtung zum messen der rundung eines werkstueckes

Info

Publication number: DE2459678A1
Application number: DE19742459678
Authority: DE
Inventors: Masuo Hachisu; Youji Tatsumi
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1973-12-17
Filing date: 1974-12-17
Publication date: 1975-06-26
Also published as: JPS5092761A; GB1479784A

Description

Anmelder: Seiko Seiki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan

Einrichtung zum Messen der Rundung eines Werkstückes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Rundung eines Werkstückes.

Es ist bekannt, daß ein Ausgangssignal, welches die Rundung eines Werkstückes darstellt, infolge einer exzentrischen Mitte des Werkzeugs unvermeidlich ein Element bzw. einen Bestandteil aufgrund einer Unrundheit bzw. eines Schlages und einen Stellungsbzw. Positionsfehlers eines Detektors enthält, welcher durch die Schwingung bzw. Erschütterung an einer belasteten Maschine hervorgerufen wird. Dies führt dann zu einer ungenauen Bemessung bzw. Sondierung der Rundung des Werkstücks.

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Ferner ist auch bekannt, daß ein Signal, welches die Unrundheit bzw. den Schlag eines Werkstücks darstellt, niederfrequent ist, während das Signal aufgrund eines Hundungsfehlers hochfrequent ist. Es sind daher auch bestimmte Verfahren bekannt, um eine derartige Unrundheit bzw. einen Schlag des Werkstücks zu beseitigen. Gemäß einem derartigen bekannten Verfahren ist ein Hochpaßfilter vorgesehen, durch welches nur der hochfrequente Rundungsfehler durchgelassen wird. Die Verwendung des Hochpaßfilters hat jedoch den Nachteil, daß sich beim Durchgang durch das Filter eine verzerrte Welle in der negativen Spannung des Signals ergibt. Hierdurch wird das Signal, welches den Bundungsfehler des Werkstücks darstellt, stark beeinflußt, so daß es unmöglich ist, eine genauere Messung dieses Fehlers durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen, mit welcher die Rundung eines Werkstücks mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann; hierzu werden gemäß der Erfindung zwei Signale mittels eines Detektors gefühlt, welcher die Werkstückgröße fühlt, das heißt, Signale, welche dessen Rundungsfehler und den auf einer unrundheit bzw. einem Schlag beruhenden Bestandteil bzw. das entsprechende Element fühlen, das durch dessen exzentrische Mitte hervorgerufen ist. Ferner ist der Detektor an einer Ausgangsseite mit einer den Scheitel- oder Maximalwert fühlenden Einrichtung versehen, mit welcher aus einem Absolutwert des Signals die Summe der zwei Signale an einer Ausgangsseite erhalten wird.

An der Ausgangsseite des Detektors ist auch ein Tiefpaßfilter vorgesehen, welches von den zwei Signalen nur das auf der Unrundheit bzw. dem Schlag beruhende Signal durchläßt. Mit den Signalen von dem Tiefpaßfilter und der den Scheitel- oder Maximalwert fühlenden Einrichtung wird eine Rechenoperation durchgeführt, wobei ein tatsächlicher Rundungsfehler des Werkstücks festgestellt und gefühlt wird.

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Ferner ist gemäß der Erfindung eine Einrichtung geschaffen, mit welcher die Rundung eines Werkstücks mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann, wobei die Messung des Rundungsfehlers in der Weise durchgeführt wird, daß eine bestimmte Spannung entsprechend dem Stellungs- oder Positionsfehlers eines Detektors vorher eingestellt wird, welcher die geschliffene Werkstückoberfläche fühlt, und dieser eingestellte Wert wird dann durch eine Rechenoperation zu einem Ausgangssignal verarbeitet, das den Rundungsfehler des Werkstücks darstellt.

Gemäß der Erfindung wird somit entsprechend dem Positionsoder Stellungsfehler eines Detektors vorher eine bestimmte Spannung eingestellt, welche durch ein Ausgangssignal von dem Detektor, in welchem ein Signal, das den durch eine exzentrische Mitte des Werkstücks hervorgerufenen, die Unrundheit bewirkenden Bestandteil bzw. das entsprechende Element darstellt, enthalten ist, das anders ist, als das Signal welches den Rundungsfehler des Werkstücks wiedergibt« durch eine Rechenoperation verarbeitet wird. Diese Einrichtung weist verschiedene Recheneinheiten auf, um das auf einer Unrundheit bzw. einem Schlag beruhende Element und die vorher eingestellte Spannung zu beseitigen und um nur den tatsächlichen Rundungsfehler des Werkstücks am Ausgang zu erhalten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. Λ ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Einrichtung zum Messen der Rundung eines Werkstücks gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

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Fig. 3 eine Kurvendarstellung« in welcher gemäß der Erfindung die Beziehung zwischen einem Ausgangssignal von dem Detektor und einer vorher eingestellten Spannung wiedergegeben ist.

In Fig. Λ ist eine Einrichtung zur Bemessung bzw. Bestimmung der Rundung von Werkstücken dargestellt. Hierbei wird an einen Anschluß 1 ein Ausgangssignal angelegt, welches mittels eines Detektors zum Fühlen der Werkstückgröße gefühlt ist. Dieses Ausgangssignal enthält zwei Signale, von welchen das eine Signal 1 die durch eine Exzentrizität eines Werkstücks hervorgerufene Unrundheit bzw. den entsprechenden Schlag darstellt, während das andere Signal l_r den Rundungsfehler des Werkstücks wiedergibt. Wenn im Hinblick auf den durch die Unrundheit hervorgerufenen Bestandteil das Werkstück nicht exzentrisch ist, ist das entsprechende Ausgangssignal null («0). Wenn eine Bundungsmessung durchgeführt wird, und wenn das Werkstück exzentrisch ist, ergibt sich ein dadurch hervorgerufenes Ausgangssignal 1_ und es werden Sinuswellen gebildet. Ferner

führt ein Ausgangssignal l_r aufgrund eines Bundungsfehlers an der Werkstücksoberfläche zu willkürlichen bzw. beliebigen Welleni >rmen.

Der Anschluß 1 ist jeweils mit dem Eingang cten Scheitel- oder Maximalwert fühlenden Einrichtung 2 und eines Tiefpaßfilters 3 verbunden; der Ausgang der Fühleinrichtung 2 ist mit einem Eingang einer Recheneinrichtung 4 verbunden. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 3 ist über eine weitere den Scheitel- oder Maximalwert fühlenden Einrichtung 5 mit dem anderen Eingang der Recheneinrichtung 4 verbunden. Dem Ausgang der Recheneinrichtung 4 ist ein Verstärker 6, eine den Pegel einstellende Einrichtung 7, beispielsweise ein veränderlicher Widerstand, und eine Anzeigeeinrichtung 8 nachgeschaltet·

Während des Betriebs der vorbeschriebenen Einrichtungwird an den Anschluß 1 ein Ausgangssignal angelegt, welches mittels einer

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kühleinrichtung gefühlt ist, das heißt, es wird das Gesamtsignal ( 1 +1 ) aufgrund der Unrundheit L und des Rundungs-* fehlers l_r des Werkstückes angelegt. Dieses Gesamtsignal (1 + 1 ) wird an die den Spitzenwert fühlende Einrichtung 2 und das Tiefpaßfilter 5 angelegt.

Die den Spitzenwert fühlende Einrichtung 2 bildet einen Absolutwert 'l_e + 1 / als Ergebnis des gefühlten Spitzenwerts des Signals (1 + 1_), wodurch der Absolutwert an die Recheneinheit 4 angelegt wird. Andererseits läßt das Tiefpaßfilter 3 nur das durch die Unrundheit hervorgerufene Signal I₀ des Signals (1 + 1 ) an die den Scheitel- oder Maximalwert fühlende Einrichtung 5 durch, an welcher dann als Ausgangssignal ein Absolutwert /l_e{ gefühlt wirdf gleichzeitig wird dieser Absolutwert JlI an die Recheneinheit 4 angelegt.

An der Recheneinheit 4 wird eine Subtraktion der Ausgangssignale von den die Scheitelwerte fühlenden Einrichtungen 2 und 5 durchgeführt, das heißt, die Recheneinrichtung 4 subtrahiert 11 jvon /Ig ⁺ l_r»/unä i&i¹ Ausgang /l_p/ wird an den Verstärker 6 angelegt. Dieser Ausgang Il j stellt dann den Absolutwert des Rundungsfehlers des Werkstücks dar, so daß hiermit der Rundungsfehler des geschliffenen Werkiücks erhalten werden kann. Dieser Absolutwert des Rundungsfehlers wird dann durch den Verstärker 6 verstärkt und mittels der einen Pegel einstellenden Einrichtung 7 als sichtbare Größe (in der Anzeigeeinrichtung 8) eingestellt. Die Anzeigeeinrichtung 8 zeigt dann den Absolutwert des Signals an, welcher den Rundungsfehler darstellt. Im Unterschied zu der Anzeigeeinrichtung 8 kann mit der Erfindung auch eine analoge oder digitale Ziffernanzeige des Absolutwerts geschaffen werden.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. An Anschlüssen 9 und 10 wird entsprechend einem Positions-oder Stellungsfehlers eines Detektors eine vorher eingestellte Spannung y_Q angelegt. Das Werkstück wird mittels des

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Detektors gefühlt, dessen Ausgangssignal, d.h. ein Signal (1 + l_r), an einen Anschluß 10 angelegt wird. Das Signal (1 + 1 ) und die vorerwähnte eingestellte Spannung y_Q werden an eine Secheneinheit 11 angelegt, wo eine Summierung von (I₀ ⁺ 1*.) ¹⁰¹^L y durchgeführt wird.

Wenn beispielsweise das Signal (1 + 1 ) einer Stelle mit einem Pegel b entspricht, wie in Pig. 3 dargestellt ist, dann ändert es sich infolge der Schwankung der Detektorlage nach oben und unten. Wenn daher das Signal (1. 4- 1 ) un-

e r

mittelbar an eine den Scheitelwert fühlende Einrichtung 12 angelegt wird, ergibt sich an dessen Ausgang eine Größe, in welche der Schwankungswert nach oben und unten zu dem tatsächlichen Rundungsfehler addiert ist.

Gemäß der Erfindung wird ein derartiges Signal (l_e + l_r) an die Recheneinrichtung 11 angelegt, wobei eine vorher eingestellte Spannung y_ zu dem Signal (I₀ + 1_) addiert ist.

O 6 Xr

Infolgedessen ändert sich der Pegel b um die Größe ^a·

Das Ausgangssignal (1_ + 1_) + y_ der Recheneinheit 11 wird an die den Spitzenwert fühlende Einrichtung 12 angelegt, und der Maximalwert (1 + l_Ä)_me_ des Signals (1 + 1 ) und die

r e maXi r e

eingestellte Spannung y werden zum Fühlen addiert. Infolgedessen wird an der Ausgangsseite ein Ausgangssignal (I₀ + l_ + y erhalten, welches an eine Recheneinheit 15 angelegt wird.

Das an den Anschluß 10 angelegte Signal (1_ + 1 ) wird ferner

JLr Q

an eine Recheneinheit 14 angelegt, und die eingestellte Spannung y wird an Inverter 15 und 16 angelegt, durch welche der Wert der Spannung y_Q in einen negativen Wert umgewandelt wird. Diese zwei Werte, d.h. der eingestellte Wert (-y₀) und das Signal (1_ρ + l_e), werden an die Recheneinheit 14· angelegt, wo die Subtraktion j( l_r + l_e) - yj durchgeführt wird. In diesem Fall

ist der Wert y_ so festgelegt, daß (1_ + 1_Ä) - y_> O erhalten ο j. e ο

wird. Hierdurch ändert sich dann der Pegel des Signals (l_r + l_e) von b in c. - 7 -

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Auf dieselbe Weise wird ein Ausgangssignal (1_ + 1_) - y_ von der Recheneinrichtung 14 an eine den negativen Spitzenwert fühlende Einrichtung 17 angelegt, so daß der Minimalwert (1 + Ig)_nJi_n und der vorerwähnte Wert (-y) zur Darstellung eines Ausgangssignal (l_p + Ig)_1n-J₁₁ ~ 7₀ addiert werden.

An die Hecheneinrichtung 13 werden dann zwei Signale von den die Scheitelwerte fühlenden Einrichtungen 12 und 17 angelegt, d.h. es wird angelegt (l_r + l_e)_max + 7₀ und (I₃, + l_e)_min -y₀· Wenn diese zwei Signale an die Recheneinrichtung 13 angelegt werden, wird eine Subtraktion durchgeführt, das heißt es ergibt

K | >n>in " M

"^r ⁺ Vmax - ⁽¹r + V o

Dies Ausgangssignal wird dann an eine weitere Recheneinrichtung 18 angelegt, an welcher auch ein Ausgangssignal von dem Inverter 16 angelegt ist, mittels welchem ein eingestellter Spannungs wert y₀ in (-2y_Q) umgekehrt wird· Das Ausgangssignal (-2y_Q) von dem Inverter 16 wird zu dem Ausgangssignal der Recheneinrichtung 13 addiert· Hierdurch ergibt sich dann folgender Wert:

<^Xr ⁺ Vmax ' <^Xr ^{+ X}e> ^{min + 2}^o "²^o

-<^Xr ⁺ ¹B* max ~ ⁽¹r ^{+ X}e> min.

Auf diese Weise erzeugt dann die Hecheneinrichtung 18 (1 - (I^ + 1_Ä) ._w als ein Ausgangssignal.

ferner ist das Tiefpaßfilter 3 mit dem Anschluß 10 verbunden. Das Ausgangssignal (1_ + l_)i welches somit auch an das Tiefpaßfilter 3 angelegt wird, welches nur ein niederfrequentes Signal durchläßt, wird an eine den Scheitelwert fühlende Einrichtung 5* angelegt, durch welche ein Signal, welches den auf der ünrundheit beruhenden Bestandteil (l_e - 1 *J) des Werkstücks darstellt, gefühlt wird, um es an eine Recheneinheit 19 anzulegen· An die Recheneinheit 19 wird auch das Ausgangssignal (I₃, + l_e)_max - (3-_r + ¹ _e)_mi_n ^{von der} Recheneinheit 18 angelegt, und hierauf die folgende Subtraktion durchgeführt:

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max - ^r ⁺ V

Als Ergebnis wird dann als Ausgangssignal von der Recheneinrichtung 19 die Größe gefühlt ( 1„ _mov - 1 „^). Dieser Wert stellt die tatsächliche Rundung des Werkstücks dar und der Positions- bzw. Stellungsfehler des Detektors ist auf elektriechem Weg eliminiert.

Wie oben ausgeführt, ist in der Einrichtung gemäß der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, um eine bestimmte Spannung vorher einzustellen, welche dem Positions- oder Stellungsfehler eines Detektors während der Größenbestimmung oder des Meßvorgangs entspricht. Ferner ist auch noch ein Tiefpaßfilter vorgesehen, um eine Frequenz zu beseitigen, welche sich aufgrund der Unrundheit der Werkstücke ergibt. Hierbei sind gemäß der Erfindung verschiedene Einrichtungen vorgesehen, um durch Rechenoperationen ein Ausgangssignal von dem Detektor mittels einer den Scheitelwert fühlenden Einrichtung, eines Inverters und des Tiefpaßfilters durchzuführen. Der Rundungsfehler des Werkstücks wird sehr genau und sehr wirksam gefühlt, da der Positions- und Stellungsfehler des Detektors selbst elektrisch mit Hilfe der Recheneinrichtungen entfernt worden ist.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Messen der Rundung eines Werkstückes, gekennze ichnet durch eine erste den Scheitelwert fühlende Einrichtung (2)_; mittels welcher der Absolutwert der Summe des Signals, welches den Rundungsfehler darstellt, und des durch eine Unrundheit bzw· einen Schlag hervorgerufenenSignals gefühlt wird, das sich aufgrund einer exzentrischen Mitte bzw. einer Exzentrizität des Werkstücks ergibt, wobei diese Signale von einem Detektor erzeugt werden, mittels welchem das Werkstück gefühlt wird, durch ein !Tiefpaßfilter (3), welches von den zweiSignalen nur den durch die unrundheit bzw. den Schlag hervorgerufenen Bestandteil durchläßt, durch eine zweite den Scheitelwert fühlende Einrichtung (5) zum Fühlen des Absolutwerts des Ausgangssignals, welches den durch die Unrundheit hervorgerufenen Bestandteil am Ausgang desüiefpaßfilters (3) darstellt, und durch eine Recheneinheit (4)^ um den Absolutwert des Ausgangssignals von der zweiten den Scheitelwert fühlenden Einrichtung (5) von dem Absolutwert der ersten den Scheitelwert fühlenden Einrichtung (2) zu subtrahieren.

2. Einrichtung zum Messen der Rundung eines Werkstückes, gekennzeichnet durch eine erste Recheneinrichtung (¹II)₇Um ein Ausgangssignal, welches den Rundungsfehler eines zur Bestimmung der Werkstückgröße vorgesehenen Detektors darstellt, und einen eingestellten Wert zu summieren, welcher eine vorher eingestellte, bestimmte Spannung darstellt, welche dem PositionsfehJa? des Detektors entspricht, durch eine einen positiven Scheitelwert fühlende Einrichtung (12), in welcher der Maximalwert des Ausgangssignals der ersten Recheneinrichtung (11) und die vorher eingestellte Spannung summiert wird, durch eine zweite Recheneinrichtung (14), in welcher ein Ausgangssignal von einem ersten Inverter (15)» welcher die eingestellte Spannung in einen negativen Spannungswert umkehrt, und das Signal summiert wird, welches den mittels des Detektors gefühlten Run-

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dungßfelilers des Werkstücks darstellt, durch eine einen negativen Scheitelwert fühlende Einrichtung (17), in welcher der Minimalwert des Ausgangssignals der zweiten Recheneinrichtung (17) und die vorher eingestellte Spannung summiert wird, durch eine dritte Recheneinrichtung (13), in welcher der Ausgang der den negativen Scheitelwert fühlenden Einrichtung (17) von dem Ausgang der den positiven Scheitelwert fühlenden Einrichtung (12) subtrahiert wird, und durch eine vierte Recheneinrichtung (18), in welcher der Ausgang der dritten Recheneinrichtung (15) zu einem Ausgang von einem zweiten Inverter (16) addiert wird, in welchem der zweifache negative Wert der vorher eingestellten Spannung gebildet ist, so daß somit dann der Minimalwert von dem Maximalwert subtrahiert ist.

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