DE2553716B2

DE2553716B2 - Vorrichtung zum Messen des Halbmessers einer Schleifscheibe einer Schleifmaschine

Info

Publication number: DE2553716B2
Application number: DE2553716A
Authority: DE
Inventors: Michel Neris Les Mains Harmant (Frankreich)
Original assignee: Ets Zelant Gazuit Sa Montlucon (frankreich)
Current assignee: Ets Zelant Gazuit Sa Montlucon (frankreich)
Priority date: 1974-12-06
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1980-03-20
Also published as: FR2293691A1; SE414136B; FR2293691B1; GB1486707A; BE835946A; DD121736A5; DE2553716A1; DE2553716C3; US4020598A; SE7513639L

Description

F i g, 3 eine geschnittene Teilansicht eines Details der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Messen eines Winkels und zum Erzeugen eines elektrischen Signals entsprechend dem gemessenen Winkel,

F i g. 4 ein Übersichtsschema eines Steuerschaltkreises zur Weiterverarbeitung des in dem Schaltkreis der Fig.2 erzeugten Signals,um die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors der Schleifscheibe zu regeln,

F i g. 5 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung für Barren und

Fig.6 ein Übersichtsschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Halbmessers der Schleifscheibe der Vorrichtung gemäß F i g. 5.

Gemäß Fig. 1 weist eine. Schleifvorrichtung eine Schleifscheibe 1 auf, die drehbar an einem der Enden eines ersten Schwenkarms 2 befestigt ist, dessen anderes Ende an einem Ende eines zweiten Schwenkarms 3 mit Hilfe einer Achse 4 angelenkt ist Das andere Ende dieses zweiten Schwenkarms 3 ist selbst mit Hilfe einer Achse 5 an einem Rahmen 6 angelenkt. Die Schleifscheibe 1 wird durch einen geeigneten, nicht dargestellten Motor in Drehbewegung versetzt. Ein hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-Aggre^at 7, dessen Enden mit dem Schwenkarm 2 bzw. mit dem Schwenkarm 3 verbunden sind, gestattet den Andruck der Sch'eifscheibe 1 an das Schleifteil, beispielsweise einen B;¹ rren 8, der auf einem Arbeitstisch 9 gelagert ist. Dps Kol'jen-Zylinder-Aggregat 7 dient gleichfalls dazu, die* Schleifscheibe 1 anzuheben, um nach dem Schleifen dai* AnMebfn des Barrens 8 und das Auflegen eines ne^lien t^arrt-ns auf den Arbeitstisch 9 zu ermöglichen. EiO hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-Aggregi't H. dessen zwei Enden mit dem Rahmen 6 bzw. dei'i Schwenkarm 3 verbunden sind, ermöglicht bei Betätigung die Verschiebung der Schleifscheibe I auf der oberen Fläche des Barrens 8.

Eine Haltestange 12, deren zwei Enden jeweils an einem Arm 13 befestigt sind, der schwenkbar an einer Seite des Tisches 9 befestigt und durch ein hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-Aggregat 14 betätigbar ist, preßt den Barren 8 gegen einen Anschlag 9.7 des Tisches 9, um den Barren während dos Schleifens unbewegbar festzuhalten.

In F i g. I sind mit ω und «ι die Winkel zwischen dem Schwenkarm 3 und der Horizontalen bzw. der Vertikalen, durch λ> und tx die zwei Hilfswinkel zwischen dem Schwenkarm 2 und der Vertikalen, durch b die Höhe und die Länge des Barrens 8. der in bekannter Weise !rechteckigen Querschnitt aufweist, durch cder Halbmesser der Schleifscheibe !,durch c/der Vertikalabstand zwischen der Achse 15 der Schleifscheibe 1 und der Schwenkachse 4 zwischen den bpiden Schwenkarmen 2 und 3, durch η der Vertikalabstand /wischen den Schwenkachsen 4 und 5, durch Aider feste Vertikalabstand zwischen der oberen Fläche des Tisches 9 und der Achse 5 und durch H der Vertikalabstand zwischen der oberen Fläche des Barrens 8 und der Achse 5 gekennzeichnet. Mit Hilfe der oben angegebenen Parameter ist es möglich, den Wert des Halbmessers c· der Schleifscheibe zu berechnen. Tatsächlich weisen die obenerwähnten verschiedenen Parameter die folgenden Beziehungen untereinander auf:

c = // -■ (/ - a
H = M - b ti = L₁ cos \
</ = L₂ sin ..>.

L] und Li kennzeichnen die Länge des Schwenkarms 2

zwischen den Achsen 4 und 15 bzw. die Länge des Schwenkarms 3 zwischen den Achsen 4 und 5. Mit Hilfe der obenerwähnten Formeln ist es möglich, die folgende

-_t Formel abzuleiten:

c = M — h — L₁ cos \ — L₁ sin ι

In der Praxis ist es nicht leicht, den Winkel a. zwischen

id dem Schwenkarm 2 und der Vertikalen zu messen, und daher mißt man den Winkel G)₁ zwischen den zwei Schwenkarmen 2 und 3, der ersichtlich leicht gemessen werden kann. Dagegen bestehen zwischen dem Winkel ωι und den anderen Winkeln die folgenden Beziehun-

n gen:

oder

Λ, = ,.ι,
.7

oder

daher:

ί·». — in

ι ■= M — b — L₁ cos ( ' ^ — ti, — ei J — L₁ sin <·..

Die Winkel ωι und ω sind leicht zu messen. Da beispielsweise die Parameter M. L\ und Li feste, bekannte Parameter der Schleifmaschine sind und die Höhe b des Barrens 8 bekannt ist oder ersichtlich leicht gemessen werden kann, ist es leicht, den Halbmesser c der Schleifscheibe mit Hilfe der obenangeführten Formel (3) zu berechnen. Da in bekannter Weise die Winkei des Barrens 8 abgerundet sind (dies ist nicht in der ^thematischen Darstellung der Fig. 1 gezeichnet), sollen Vorrichtungen verwendet werden, damit die Messung nur dann gültig ist. wenn der Schleifstein eine solche Stellung einnimmt, so daß sich der Berührungspunkt zwischen dem Schleifstein und der oberen Fläche des Barrens in üblicher Weise in dem ebenen Teil dieser oberen Fläche ur.J nicht an den abgerundeten Ecken befindet. Dies führt ersichtlich wieder zu einer Bestätigung des Meßwertes, und zwar für einen vorgegebenen Wert ωο des Winkels ω. Bei dem Wert ωο des Winkels ω erstreckt sich der Schwenkarm 3 in eine fest vorgegebene Richtung, so daß die Messung des Halbmessers des Scfileifsteins 1 wiederum die Messung des Wertes den Winkels ωι ergibt, den der Schwenkarm 2 mit der obenerwähnten vorgegebenen Richtung bildet.

Im folgenden wird auf F i g. 2 bezug genommen, die ein Übersichtsschema einer in Übereinstimmung mit der Erfindung stehenden Vorrichtung zeigt, die die Erzeugung zu dem Halbmesser des Schleifsteins proportiona len elektrischen Signals gestattet. In Fig. 2 ist ein Potentiometer 16 dargestellt, dessen beweglicher Kontakt mechanisch mit der den Schwenkarmen 2 und 3 gemeinsamen Gelenkachse 4 verbunden ist. Gemäß Fig. 3 kann das Potentiometer 16 als übliches Drehpotenziometer ausgebildet sein, dessen Gehäuse mittels eines Halteteils 17. das in geeigneter Weise beispielsweise durch Schrauben, befestigt ist. an dem Schwenkarm 2 derart befestigt ist. daß die Einstcllachse 16a des Potentiometers 16 mit der Gelenkachsc 4 ;\\\M ausgerichtet ist. Die Achse 16a und die Achse 4 können in geeigneter Weise miteinander verbunden sein. beispielsweise durch eine Verbindungsmuffe 18. Die

19 drehbar gelagert und weist eine Drehverbindung mit dem Schwenkarm 3 mittels eines Befestigungskeils 21 auf. Dank dieser Anordnung wird die gesamte relative Drehbewegung zwischen den zwei Schwenkarmen 2 und 3 auf eine entsprechende Drehbewegung der Achse I6a des Potentiometers relativ zu dessen Gehäuse übertragen. Bei Verwendung eines Potentiometers, dessen gemessener Widerstand zwischen den zwei Endstellungen seines beweglichen Kontaktes oder Gleitkontaktes, der an der Betätigungsachse 16.7 befestigt ist. sich linear als Funktion der Winkelposition der Antriebsachse 16a ändert, und bei Befestigung des Potentiometers 16 an dem Halteteil 17 oder des Halteteils 17 an dem Schwenkarm 2 mit einer geeigneten anfänglichen Kontaktwinkelstellung, ist es möglich, daß der obenerwähnte Widerstand des Potentiometers sich proportional mit dem Winkel zwischen den Schwenkarmen 2 und 3 ändert, d. h. proportional zu dem Winke! o)\.

Gemäß F i g. 2 ist das Potentiometer 16 mit dem einen Ende mit einer Gleichspannungsquelle. beispielsweise + 10 V. und das andere Ende mit der Masse verbunden. Da der Teil des Potentiometers 16, der zwischen dem Gleitkontakt und der Masse liegt, derjenige ist, dessen Widerstand sich proportional mit dem Winkel Ui ändert, erhält man in diesem Zustand an dem Gleitkontakt des Potentiometers 16 eine Proportionalspannung entsprechend dem Wert dieses Winkels &>i. Die an dem Gleitkontakt des Potentiometers 16 anliegende Spannung wird über einen Verstärker 22 und über einen Regelwiderstand 23 einem ersten Eingang einer Recheneinheit 24 zugeführt.

Zwei Doppelpotentiometer 25a und 256 sind parallel zueinander elektrisch miteinander verbunden, und zwar deren eines Ende mit einer Gleichspannungsquelle, beispielsweise +10V, und deren anderes Ende mit Masse. Die zwei Potentiometer 25a und 256 können als doppeltes Drehpotentiometer bekannter Art ausgebildet sein, deren Gleitkontakte mit einer einzigen Antriebsachse verbunden sind. Die gemeinsame Antriebsachse ist mechanisch mit der Gelsnkachse 5 des Schwenkarms 3 an dem Rahmen 6 verbunden. Wie dies in F i g. 3 durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. kann das doppelte Drehpotentiometer 25a, 256 in der gleichen Weise wie das Potentiometer 16 befestigt sein. Jedoch ändern sich im vorliegenden Fall die entsprechenden Widerstände der zwei Potentiometer 25s und 256 nichi in der gleichen Weise. Insbesondere ändert sich der Widerstand des Potentiometers 256, der zwischen seinem Gleitkontakt und seinem mit Masse verbundenen I'nde s'cmesscn wird, linen", während sic h der Widerstand des Potentiometers 25a. drr /wischen seinem Gleitkontakt und seinem mit Masse verbundenen Tiule gemessen wird, sinusförmig (oder kosinusförmij.·. da sich die zwei funktionen Sinus und Kosinus

voneinander nur um einen Winkel y unterscheiden und dies dann lediglich eine Frage des anfänglich eingestellten Kontaktwinkels des Potentiometers ist) ändert. Bei Befestigung des Doppc'drchpotentiomeicrs 2Vi. 2%b in einer geeigneten Winkelstellung an dem Schwenkarm ΐ ist es «um! möglich. daß sieh der Widerstandsv, ert des Potentiometers 2*5Λ /ν.,sehen seinem Gleitkor,:.ik t und seinem nut Masse verbundenen linde proportional mit dem Winkel ω ändert, und daß sieh der Widerstand ties Potentiometers 25,i /wischen seinem Gleitkontakt und seinem mit Masse verbundenen F'nde proportional mit ■Jeüi Sinus dss Winkels ir; ::nder'.. '.J:i!er J:f.e!i Bedingungen stehen an den Glcitkoniakten der Potentiometer 256 und 25a eine mit dem Winkel ui proportionale Spannung bzw. eine mit sin ω proportionale Spannung zur Verfugung. Die mit dem Winkel ω proportionale Spannung am Gleitkontakt des Potentiometers 256 wird über einen Verstärker 26 und einen Regelwidcrstand 27 einem zweiten Hingang der Recheneinheit 24 zugeführt. Die Widerstände 23 und 27 sind derart regelbar, daß die ω< und ω entsprechenden Informationen im gleichen Verhältnis verstärkt werden. Die Recheneinheit 24 weist einen dritten Eingang auf. an dem ein elektrisches Signal anliegt, dessen Wert proportional zu 3 .τ/2 ist. Dieses elektrische Signal kann beispielsweise mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle. beispielsweise + 10 V. und eines Regelwiderstandes 28 erhalten werden.

Die Recheneinheit 24 kann eine bekannte algebraische Addierstufe aufweisen, um den Wert des Winkels χ entsprechend der oben dargestellten Formel (2) zu berechnen. Am Ausgang der algebraischen Addierstufc 24 wird daher eine Gleichspannung erhalten, die proportional dem Wert des Winkels λ ist.

Gemäß den oben angegebenen Formeln (1) und (3) ist es noch erforderlich, den Kosinus des Winkels λ zu berechnen, um den Halbmesser cdcr Schleifscheibe zu berechnen Dies kann beispielsweise mit Hilfe der folgenden elektromechanischen Vorrichtung geschehen. Das Ausgangssignal der algebraischen Addierstufe 24 wird einem der Eingänge eines Vergleichers 29 zugeführt, dessen Ausgangssignal einem Stellmotor 31 zugeführt wird. Die Achse des Motors 31 ist mechanisch mit der Stellachse eines Doppeldrehpotenli^r meters verbunden, das zwei Widerstandszellen 32a und 326 aufweist. Die zwei Widerstandszellen 32a und 32b sind elektrisch parallel zwischen Masse und einer Gleichspannungsquelle, beispielsweise +10 V, miteinander verbunden. Das Doppeldrehpotentiometer 32a, 326 ist von einem Typ analog dem Doppeldrehpotentiometer 25a, 256. Insbesondere ändert sich der Widerstand der Widerstandsbahn 32a, der zwischen dem Gleitkontakt und dem mit Masse verbundenen Ende gemessen wird, linear und proportional mit dem Winkel«, während sich der Widerstand der Widerstandsbahn 326, der zwischen dem Gleitkontakt und dem mit Masse verbundenen Ende gemessen wird, proportional mit dem Kosinus des Winkels λ ändert Die an dem zu der Widerstandsbahn 32s gehörigen Gleitkontakt anliegende Spannung ist daher proportional zu dem Winkel α und wird dem zweiten Eingang des Vergleichers 29 zugeführt Wenn sich der Winkel α ändert wirken der Vergleicher 29 und

der Stellmotor 31 in jedem Augenblick auf den Stellwinkel <x ein. und man erhält gleichzeitig an dem der Widerstandsbahn 326 zugeordneten Gleitkontakt eine Gleichspannung proportional zum Kosinus des Winkels (X. Diese zuletzt erwähnte Gleichspannung wird über einen Verstärker 33 und einen Multiplikatorschaltkreis 34 p'.nem ersten Eingang einer Aufwertschaltung in Form eines Rechners 35 zugeführt. Der Multiplikatorschaltkreis 34, der beispielsweise aus einem Regelwiderstand besteht, wird in der gleichen V'eise wie die Gesamtverstärkung des Schaltkreises geregelt, der durch den Verstärker 33 und diesen Regelwiderstand 34 gebildet wird, und zwnr entweder daß die Spannung dem ersten Eingang des Rechners 35 oder proportional zu dem Produkt L cos η zugeführt wird.

In der gleichen Weise wird die Gleichspannung, die an dem Gleitkontakt des Widerstandes 25a des Doppeldrehpotentiometers 25;(. 25Λ anliegt, über einen Verstärker 36 und einen Multiplikatorschaltkreis 37 einem zweiten Eingang des Rechners 35 zugeführt. Der Regelwiderstand, der den Multiplikatorschaltkreis bildet, wird in der gleichen Weise geregelt, wie die Gesamtverstärkung des Schaltkreises, der durch den Verstärker 36 und diesen Widerstand 37 gebildet wird, und zwar entweder durch die an dem zweiten Eingang des Rechners 35 anliegende Spannung oder durch die zu dem Produkt L: ■ sin ω proportionale Spannung. Der Rechner 35 weist einen dritten Eingang auf, dem eine zu dem Wert M proportionale Gleichspannung zugeführt wird Diese letztere Gleichspannung kann beispielsweise mit Hilfe eines Regelwiderstandes 38 erhalten werden, der mit einer Gleichspannungsquelle, beispielsweise + 10 V, verbunden ist.

Der Rechner 35 weist noch einen vierten Eingang auf. dem eine zu der Höhe b des Barrens proportionale Gleichspannung zugeführt wird. Diese letztere Gleichspannung kann beispielsweise mit Hilfe eines Potentiometers 39 erhalten werden, das zwischen Masse und einer Gleichspannungsquelle, beispielsweise +10 V, liegt, wobei der Gleitkontakt dieses Potentiometers mit dem vierten Eingang des Rechners 35 über einen Verstärker 41 und einen Regelwiderstand 42 verbunden ist. der mit der Gesamtverstärkung des Schaltkreises geregelt wird, der durch den Verstärker 41 und den Widerstand 42 gebildet wird, d. h. die Verstärkung ist gleich eins. Das Potentiometer 39 kann derart angeordnet sein, daß es durch eine Bedienungsperson von Hand eingestellt werden kann, beispielsweise mit Hilfe eines bewegbaren Bedienungsknopfes vor einer Höhenmeßeinrichtung für die Barren. Im Fall der manuellen Einstellung des Bedienungsknopfes kann die Bedienungsperson in den Rechner 35 die Information entsprechend der Höhe des Barrens während des Schleifens einbringen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Gleitkontakt des Potentiometers 39 mechanisch mit der Achse 13a des Schwenkarms 13 (Fig. 1) entsprechend dem Potentiometer 16 in der F i g. 3 verbunden sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Potentiometer 39 in Form eines linearen Potentiometers ausgebildet sein, wie dies schematisch in F i g. 1 dargestellt ist Insbesondere kann die Widerstandsbahn des Potentiometers 39 beispielsweise durch den Zylinder des Kolben-Zylinder-Aggregats 14 gehaltert werden, und der Gleitkontakt dieses Potentiometers kann mechanisch mit der Kolbenstange des Kolben-Zylinder-Aggregats 14 verbunden sein, wobei diese Vorrichtung derart angeordnet ist, daß der Widerstand des Potentiometers 39, der zwischen seinem

Gleitkontakt und einem seiner zwei Enden gemessen wird, sich empfindlich und proportional mit der Länge der Barren 8 ändert, die zwischen dem Anschlag 9a des Tisches 9 und der Haltestange 12 angeordnet sind. Wegen der Höhe b der Barren, die unterhalb eines vorbestimmten Wertes, beispielsweise 70 mm, ist, und zur Vereinfachung der Schaltkreise wird der Wert b als konstant angesehen, wobei der sich ergebende Fehler sehr gering ist. In dem vorliegenden Plan kann dies durch Kurzschließen eines Teils der Widerstandsbahn des Potentiometers 39 geschehen, beispielsweise mit Hilfe eines Leitungsdrahtes 43 gemäß F i g. 2.

Der Rechner 35 kann als bekannte algebraische Addierstufe ausgebildet sein und ist vorgesehen, um den Wert c des Halbmessers des Barrens gemäß der oben angegebenen Formel (1) zu berechnen. Insbesondere erzeugt der Rechner 35 mit Hilfe der an den ersten, /weiten, dritten und viertrn F.ingängpn angelpgtpn Gleichspannungen eine Gleichspannung proportional zum Wert c. Bei einer tatsächlich hergestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde eine Spannung von 5 V mit einem abgenutzten Schleifstein und eine Spannung von 10 V mit einem neuen Schleifstein erzielt. Jedoch erfordert der größte Teil der elektronischen Geschwindigkeitsänderungen, die in der Praxis verwendet werden, um die Drehgeschwindigkeit eines Motors zu variieren, lediglich die Anwendung einer Steuerspannung, die sich in der gleichen Weise ändert wie die gewünschte Variation der Drehgeschwindigkeit. Nun vergrößert sich die Drehgeschwindigkeit der Schleifscheibe um so mehr, je mehr sie abgenutzt wird, um eine konstante Umfangsgeschwindigkeit beizubehalten. Unter diesen Bedingungen wird die angelegte Steuerspannung zum Verändern der Geschwindigkeit daher in dem Maße erhöht, wie sich die Schleifscheibe abnutzt. Dies ist der Grund, warum in der Praxis der Rechner 35 weiterhin einen fünften Eingang aufweist, an dem eine Gleichspannung von —15 V anliegt. Diese letzte Spannung wird algebraisch zu der mit Hilfe der vier anderen Eingänge erhaltenen Spannung addiert, so daß eine Spannung von —5 V für einen neuen Schleifstein und eine Spannung von — 10 V für einen abgenutzten Schleifstein erhalten wird, wobei diese Spannungen mit einer Inversion des Vorzeichens derart mit Hilfe eines geeigneten Verstärkers in dem Rechner 35 verstärkt werden, daß am Ausgang des Rechners 35 eine Spannung von 5 V bei einem neuen Schleifstein und eine Spannung von 10 V bei einem abgenutzten Schleifstein erhalten wird, wobei sich die Ausgangsspannung des Rechners 35 ersichtlich zwischen den zwei Grenzwerten in dem Maße ändert, wie sich der Schleifstein abnutzt.

Die am Ausgang des Rechners 35 anliegende Spannung wird in einem Speicher 44 gespeichert, der eine kurze Zugriffszeit und eine sehr geringe Drift im Laufe der Zeit aufweist Dieser Speicher 44 weist zwei Steuereingänge auf, insbesondere einen ersten Eingang, an dem ein Rückstellsignal RAZ, und einen zweiten Eingang auf, an dem ein Einschreibsteuersignal angelegt werden kann. Um, wie aus dem obigen ersichtlich, sicher zu sein, daß die Messung in einem Augenblick durchgeführt wird, in dem sich der Berührungspunkt zwischen dem Schleifstein und der oberen Fläche des Barrens 8 in einem ebenen Teil dieser oberen Fläche befindet ist es erforderlich, diese Messung zu beeinflussen, und zwar für einen vorbestimmten Wert coo des Winkels ω. Daher sind Mittel vorgesehen, um ein Einschreibsteuersignal zu erzeugen, wenn der Winkel ω einen Wert aufweist, der mit dem vorbestimmten Wert

ιο

O)O übereinstimmt. Diese Mittel können beispielsweise durch einen Vergleicher 45 gebildet werden, der einen mit dem Ausgang des Verstärkers 26 verbundenen ersten Eingang und einen mit einer Referenzgleichspannungsquelle verbundenen zweiten Eingang aufweist, wobei diese Referenzgleichspannung den vorbestimmten Wert OJo 'es Winkels ω darstellt. Diese Referenzgleichspannuiigsquelle kann beispielsweise als Potentiometer 46 ausgebildet sein, dessen zwei Enden mit Masse bzw. einer Gleichspannungsquelle, beispielsweise + 10V, verbunden sind, und dessen Gleitkontakt mit dem zweiten Eingang des Vergleichers 45 verbunden ist. Dieses Potentiometer 46 kann beispielsweise ein durch eine Bedienungsperson von Hand einstellbares Potentiometer sein, so daß gegebenenfalls eine Einstellung des vorbestimmten Wertes ω» als Funktion der Abmessungen der Barren vor dem Schleifen möglich ist. Der Ausgang des Vergleichers 45 ist über die normalerweise offenen Kontakte 47 eines Fernsteuerrelais mit dem Einschreibsteuereingang 48 des Speichers 44 verbunden. Die Steuerspule 49 des Relais ist elektrisch derart verbunden, daß sie durch einen Strom versorgt wird, der gleich oder proportional zu dem Versorgungsstrom des Antriebsmotors des Schleifsteins 1 ist. Das Relais ist derart angeordnet, daß sein beweglicher Kontakt den Schaltkreis verbinde'., wenn die Intensität des die Spule 49 durchfließenden Stroms erhöht wird, d. h. wenn der Antriebsmotor des Schleifsteins von einem erhöhten Strom durchflossen wird infolge der Widerstandswirkung des Schleifsteins beim Schleifen, und daß der bewegliche Kontakt den Schaltkreis öffnet, wenn die Steuerspule 49 von einem geringen Strom durchflossen wird, d. h. wenn der Schleifstein keinerlei Schleifwirkung ausführt. Unter diesen Umständen wird das an dem Speicher 44 anliegende Einschreibsteuersignal durch die Summe der zwei Informationen gebildet, die die Tatsache, daß der Wert des Winkels ω mit dem vorbestimmten Wert O)₁₁ übereinstimmt, bzw. die Tatsache, daß der Schleifstein arbeitet, darstellen. In jedem Fall, wenn der Einschreibsteuereingang 48 freigegeben ist, speichert der Speicher 44 einen Wert proportional zum Halbmesser des Schleifsteins und gibt dauernd an seinem Ausgang S eine Spannung ab, die proportional zu dem Halbmesser des Schleifsteins ist, solange kein Signal an seinem Rückstelleingang angelegt wird, so daß diese Spannung verwendet werden kann, um die Drehgeschwindigkeit dieses Schleifsteins zu steuern.

Das Rückstellsignal RAZ wird automatisch erzeugt bei Spannungsausfall des Systems und vor dem Ersetzen eines abgenutzten Schleifsteins durch einen neuen, wobei ein derartiges Ersetzen notwendigerweise einen Spannungsausfall des Systems bewirkt. Der Speicher 44 ist derart ausgebildet, daß er bei Anliegen eines Rückstellsignals am Rückstelleingang an einem Hilfsausgang 51 eine Gleichspannung, beispielsweise +10V, abgibt. Diese Gleichspannung wird an das eine Ende eines Potentiometers 52 angelegt, dessen anderes Ende mit Masse verbunden ist und dessen beweglicher Kontakt elektrisch mit dem Ausgang 5 verbunden ist Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 52 wird derart geregelt, daß beim Rückstellen des Speichers 44 am Ausgang 5 eine Gleichspannung, beispielsweise 5 V, abgegeben wird, die einer kleinen Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors des Schleifsteins entspricht, d. h. einem großen Durchmesser des Schleifsteins (neuer Schleifstein). Im Hinblick auf den Nachlauf der Maschine dreht sich der Schleifstein dank dieser

Anordnung mit geringerer Geschwindigkeit, als es dem Durchmesser des Schleifsteins entspricht, so daß die Gefahr des Zerbrechens eines neuen Schleifsteins infolge einer übermäßigen Drehgeschwindigkeit aufgrund des Nachlaufs der Maschine unterdrückt wird. Wenn dann der Schleifvorgang beginnt und der Winkel ω dem vorbestimmten Wert ω₀ entspricht, wirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung als Steuereinrichtung für die Geschwindigkeit des Antriebsmotors des Schleifsteins derart, daß dieser eine Drehgeschwindigkeit annimmt, die seinem tatsächlichen Durchmesser entspricht.

Das an dem Ausgang S des Speichers 44 anliegende Signal kann bei der verwendeten Geschwindigkeitssteuereinrichtung unmittelbar an diese oder über einen Schaltkreis angelegt werden, der in F i g. 4 dargestellt ist und eine galvanische Trennung zwischen dem Speicher 44 und der Geschwindigkeitssteuereinrichtung gestattet. Die in Fig. 4 dargestellte Geschwindigkeitssteuereinrichtung soll keinerlei internen Speicher aufweisen, so daß an ihrem Eingang dauernd eine Steuerspannung anliegen muß. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer elektromechanischen Einstellvorrichtung gemäß Fig. 4 erreicht werden, wobei diese Vorrichtung analog der Vorrichtung 29, 31, 32 in F i g. 2 ist. Insbesondere weist diese elektromechanische Stellvorrichtung einen Vergleicher 54 auf, der über einen seiner Eingänge das an dem Ausgang S des Speichers 44 anliegende Signal empfängt. Das Ausgangssignal des Vergleichers 54 wird verwendet, um einen Stellmotor 55 zu versorgen, dessen Welle mechanisch mit der Stellachse eines Doppeldrehpotentiometers 56 verbunden ist, dessen zwei Widerstandsbahnen 56a und 566elektrisch parallel zueinander zwischen Masse und einer Gleichspannungsquelle, beispielsweise + 10 V, miteinander verbunden sind. Der der Widerstandsbahn 56.1 zugeordnete Gleitkontakt ist mit dem zweiten Eingang des Vergleichers 54 verbunden, während der der Widerstandsbahn 56b zugeordnete Gleitkontakt mit der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 53 verbunden ist, die durch die an dem der Widerstandsbahn 56b zugeordneten Oleitkontakt anliegende Spannung die Versorgungsspannung des Antriebsmotors 57 des Schleifsteins regelt. Das Doppeldrehpotentiometer 56 oder mindestens seine Widerstandsbahn 56b kann integraler Bestandteil der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 53 sein.

Die oben mit Bezug auf die Fi g. 1 bis 4 beschriebene Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise. Nachdem ein Barren 8 auf dem Tisch 9 abgelegt worden ist, stellt die Bedienungsperson das Potentiometer 39 auf einen Wert entsprechend der Höhe b des Barrens ein, wenn diese Einstellung nicht automatisch durchgeführt wird, wie dies weiter oben gezeigt worden isL Wenn es die Abmessungen des Barrens erforderlich machen, stellt die Bedienungsperson ebenfalls das Potentiometer 46 auf einen Wert entsprechend einem vorgegebenen Wert ωό ein, so daß sich für diesen vorgegebenen Wert der Berührungspunkt des Schleifsteins mit der oberen Fläche des Barrens in bestimmter Weise in einem ebenen Teil dieser oberen Fläche befindet In vorteilhafter Weise können u. a. die Regelwiderstände 34, 37 und 38 anfänglich als Funktion der festen Parameter Lt, L? und M der Maschine eingestellt werden. Die Bedienungsperson setzt die Maschine in Betrieb, und bei jedem Durchgang, der durch den Schleifstein 1 auf der oberen Fläche des Barrens bewirkt wird, messen das Potentiometer 16 und das Doppelpotentiometer 25a. 25b die Winkel ωι bzw. ω und gleichzeitig erzeugt der

Rechner 35 eini; Gleichspannung proportional zum Halbmesser des Schleifsteins, die in dem Speicher 44 gespeichert und jedesmal abgegeben wii'd, wenn der Winkel ω einen Wert aufweist, der mit dem vorgegebenen Wert ωη übereinstimmt. Die genannte Spannung wird verwendet, urn die Geschwindigkeitssteuereinrichtung des Antriebsmotor* des Schleifsteins anzusteuern, um die Drehgeschwindigkeit dieses Schleifsteins zu regeln. Wenn die Bedienungsperson die Maschine derart steuert, daß der Schleifstein zweimal je Seite auf den Barren einwirkt (ein Durchgang in jeder Richtung), durchläuft der Winkel μ zweimal den Wert o)„ je Seite, so daß acht Meßvorgänge des Halbmessers des Schleifsteins pro Barren erhalten werden. Bei einem relativ langsamen: Betrieb des Schleifsteins kann daher dieses Meßsystem an eine Dauermessung angepaßt werden, so daß eine kontinuierliche Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Schleifsteins bei dessen Halbmesser ztmöglicht wird.

In dem ^ben beschriebenen Ausführucgsbeispiel ist die Änderung der an dem Ausgang des Rechners 35 anliegenden Spannung eine lineare Funktion der dem Halbmesser des Schleifsteins entsprechenden Spannung und wird mit Hilfe der vier Spannungen erhalten, die an dem ersten, /weilen, dritten bzw. vierten Eingang des Rechners 35 anliegen; diese Spannungsänderung gestattet es nicht, die Umfangsgeschwindigkeit des Schleifsteins völlig konstant zu halten. Dies ist deshalb der Fall, weil bei einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit die Winkelgeschwindigkeit des Schleifsteins umgekehrt proportional dem Halbmesser des Schleifsteins ist. Demgegenüber hat die Erfahrung gezeigt, daß in den Anwendungsbereichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung der auftretende relative Linearitätsfehler der Geschwindigkeitssteuerung 3% nicht übersteigt, was für das Steuersystem für die Drehgeschwindigkeit des Schleifsteins ausreichend ist. Insgesamt ist gezeigt worden, daß es möglich ist, die Umfangsgeschwindigkeit des Schleifsteins weitgehend konstant zu halten, und zwar beispielsweise durch Behandeln der an dem Ausgang des Rechners 35 anliegenden Spannung in einem statischen Multiplizier-Dividier-Schaltkreis.

Im folgenden wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die insbesondere für eine Schleifmaschine, beispielsweise zum Abschleifen von Barren, verwendbar ist, bei der der Schleifstein von einem einzigen Schwenkarm gehaltert ist. Ein derartiger Schleifvorgang mit einem Barren ist schemalisch in Fig. 5 dargestellt, in der die identischen Einzelteile und die Einzelteile, die die gleiche Funktion wie die der Einj:elteile in Fig. 1 aufweisen, mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind. In der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform wird der Schleifstein 1 an dem einem Ende eines einzelnen Schwenkarms 2 gehaltert, dessen anderes Ende mittels einer Achse 58 an einem horizontal bewegbaren Schlitten 59 angelenkt ist. Der Schlitten 59 wird horizontal mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung geführt, beispielsweise mittels eines Kugellagers, das in dem Schlitten 59 gehaltert ist und mittels eines horizontalen, zylindrischen Führungsschaftes 61 geführt werden kann; andererseits kann der Schlitten 59 in horizontaler Richtung durch ein geeignetes Mittel verschoben werden, beispielsweise einem hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregat, einem Spindci-Mutter-Systern, einem Zahnstangen-Zahnrad-Antrieb usw. Das Kolben-Zylinder-Aggregat 7 Client dazu, den Schleifstein 2 auf dem Barren 8 abzusetsien oder von diesem anzuheben und ist mit einem Ende mit dem Schwenkarm 2 und mit seinem gegenüberliegenden Ende mit dem Schlitten 59 verbunden.

Wie beim Schleifvorgang des Barrens gemäß Fig. 1 ι kann der Halbmesser cdes Schleifsteins 1 als Funktion des Winkels berechnet werden, der durch den Schwenkarm 2 mit der Vertikalen gebildet wird, und zwar als Funktion der Höhe b des Barrens und al Funktion anderer fester Parameter der Maschine. κι Ersichtlich ergeben sich aus F i g. 5 die folgenden Beziehungen:

c = A/ - /. ,/
ι-, sowie

(/ = /-ι COS X .

und dither

c = A/ h - L₁ ctis \ .

wobei Mund L, die gleiche Bedeutung wie in Formel ^) haben.

_>-, Fig. b zeigt ein Übersichtsschema einer erfindungsgemäßcn Vorrichtung, die die Erzeugung eines elektrischen Signals proportional zum Halbmesser des Schleifsteins zur Beeinflussung der Drehgeschwindigkeit dieses Schleifsteins in Abhängigkeit von seinem

jo Radius ermöglicht. Da es bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 nicht mehr erforderlich ist, mehr als einen einzelnen Winkel zu messen, kann die Vorrichtung gemäß F i g. 6 wesentlich vereinfacht werden im Vergleich zu der Vorrichtung gemäß Fig. 2. Insbeson-

i-, dere weist die Vorrichtung gemäß F i g. 5 die gleichen Elemente auf wie die Vorrichtung gemäß F i g. 2, mit der Ausnahme der Potentiometer 16, 25a, 256 und 46, der Verstärker 22, 26 und 36, der Rcgelwiderstände 23, 27, 28 und 37, der Recheneinneit 24, der Vergleicher 29 und

in 45 sowie des Stellmotors 31. Andererseits ist die Antriebsachse des Doppeldrehpotentiometers 32a. 32b mechanisch mit der Gelenkachse 58 des Schwenkarms 2 verbunden, und lediglich die Widerstandsl· hn 326 dieses Doppelpotentiometers wird verwendet. Außer-

.,-, dem wird in der Vorrichtung gemäß F i g. 6 der zweite Eingang des Rechners 35 nicht verwendet.

Um andererseits sicherzustellen, daß die Messung des Halbmessers durchgeführt wird, wenn sich der Berührungspunkt zwischen dem Schleifstein und der oberen

-,o Fläche des Barrens in einem ebenen Teil dieser oberen Fläche befindet, d. h. außerhalb der zwei abgerundeten Winkel, wird der Einschreibsteuereingang 48 des Speichers 44 über Kontakte 47 des Relais mit einer Quelle 62 des Einschreibsteuersignals verbunden. Diese

_r> Quelle kann beispielsweise eine Gleichspannungsquelle und einen Mikroschalter 63 (Fig. 5) aufweisen, der im Weg des Schlittens 59 derart angeordnet ist, daß er durch letzteren betätigt wird, um die Gleichspannungsquelle mit dem Eingang 48 zu verbinden, wenn der

_M Schlitten eine vorbestimmte Stellung einnimmt.

Schließlich arbeitet die Vorrichtung gemäß F i g. 6 genauso wie die Vorrichtung gemäß F i g. 2, so daß eine Wiederholung der Beschreibung der Arbeitsweise im einzelnen nicht erforderlich ist.

_b5 Die beiden beschriebenen Ausführungsformcn sind beispielhaft und nicht beschränkend und zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der Erfindung sind möglich. Dies gilt namentlich dafür, daß in den oben beschriebe-

nen Beispielen der Winkel ω relativ zur Horizontalen, während der Winkel λ relativ zur Vertikalen gemessen wurde. So ist es möglich, daß der Winkel ω relativ zur Vertikalen und Cer Winkel α relativ zur Horizontalen gemessen wird, da, wie sich aus dem obigen ergibt, dies lediglich eine Frage der anfänglichen Kontaktwinkelstellung der Potentiometer 25a, 256 und 32a, 32b ist. In diesem letzteren Fall sollen die Widerstandsbahnen 25a und 32b derart angeordnet sein, daß die an ihren entsprechenden Gleitkontakten anliegenden Gleichspannungen sich wie der Kosinus des komplementären Winkels zum Winkel ω gemäß F i g. 1 und 2 bzw. wie der Sinus des komplementären Winkels zum Winkel α gemäß F i g. 1 und 2 ändern. Gemäß einer anderen Ausführungsform können anstelle der Verwendung von Drehpotentiometern für das Potentiometer 16 und das Doppelpotentiometer 25a. 256 einfache bzw. doppelte Linearpotentiometer verwendet werden, die auf den Kolben-Zylinder-Aggregaten 7 und 11 in der gleichen Weise wie das Potentiometer 39 gemäß F i g. 1 angeordnet sind.

Um die Winkel ω und ωΐ gemäß F i g. 1 und 2 oder den Winkel λ gemäß F i g. 5 und 6 zu messen und um ein elektrisches Signal proportional zu diesen Winkeln zu erzeugen, kann gemäß einer anderen Ausführungsform anstelle der oben beschriebenen Potentiometer eine andere Meßvorrichtung für die Winkel verwende werden, die geeignet ist, ein elektrisches Signa proportional zu dem gemessenen Winkel zu erzeugen

ί So kann beispielsweise als Meßvorrichtung eine sich drehende Scheibe verwendet werden, die mit optischer oder magnetischen Zeichen, die regelmäßig auf ihren Umfang angeordnet sind, in Verbindung mit einen elektrooptischen oder elektromagnetischen Lesekopl

ίο versehen sein, der einen elektrischen Impuls jedesma dann abgibt, wenn ein optisches oder magnetische; Zeichen vor diesem vorbeiläuft; die elektrischer Impulse werden einem Zähler oder einem Integratoi zugeführt, der an seinem Ausgang eine Gleichspannung proportional zur Anzahl der Impulse abgibt, die der voi dem Lesekopf vorbeigelaufenen Anzahl von Zeicher entspricht, d. h. die erzeugte Gleichspannung isi proportional zu dem Winkel, um den sich die Scheibe relativ zu dem Lesekopf oder der Lesekopf relativ zi

jo der Scheibe gedreht hat. Andsrerseits ist die an denfünften Eingang des Rechners 35 (F i g. 2 und 6] anliegende Spannung von —15 V nur in dem ober beschriebenen Ausführungsbeispiel erforderlich, und sie kann in anderen Ausführungsformen weggelasser

r, werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen des Halbmessers einer auf einer zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstücks aufliegenden Schleifscheibe einer Schleifmaschine, insbesondere zu deren Drehzahlre gelung in Abhängigkeit der Abnutzung der Schleifscheibe, mit einer an einer Schwenkachse angelenkten Schwenkarmanordnung mit mindestens einem Schwenkarm, an deren anderem Ende die Schleif- in scheibe drehantreibbar befestigt ist, und mit einer auf die Schwenkarmanordnung einwirkenden Verstelleinrichtung zum Andrücken der Schleifscheibe auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden 1 -, Schwenkarm (2, 3) eine dessen Winkelstellung relativ zu einer vorgegebenen Richtung bestimmende Winkel-Meßrichtung (16, 25, 32) vorgesehen ist, deren den Winkelstellungen entsprechenden Meßsignale zusammen mit geometrischen Festwerten >n der Vorrichtung einer Auswertschaltung (35) zum Berechnen des Halbmessers der Schleifscheibe (1) zugeführt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel-Meßeinrichtungen als an >-> den Schwenkachsen (4,5) angeordnete, die relativen Winkelstellungen (α; α>ι, oj^der Schwenkarme (2, 3) bestimmende Drehpotentiometer (16, 25,32) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- »1 zeichnet, cli das Drehpotentiometer (25, 32) als Doppeldrehpotentiometer CSa, b bzw. 32a. b) zur Erzeugung eines der Winkelstellung (ω, <χ) sowie eines dem Sinus oder dem Ko^r'nus der Winkel-Stellung (ω, <x) proportionalen Mcßsignals ausgebildet \, ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehpotentiometer (16) ein der Winkelstellung (u>\) des ersten Schwenkarms (2) relativ zum zweiten Schwenkarm (3) proportionales m Meßsignal erzeugt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bi:: 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung (35) einen den Wert des berechneten Halbmessers der Schleifscheibe (1) speichernden Speicher (44) mit 1 -, einem Schreib- und einem Rückstelleingang (48 bzw. RAZ) sowie mit zwei Ausgängen (51, 5^ aufweist, wobei durch ein Rückstellsignal am Rückstellcingang (RAZ) am ersten Ausgang (51) ein erstes Ausgangssignal mit vorgegebenem Wert und am -,,, zweiten Ausgang (S) bei fehlendem Rückstcllsignal der gespeicherte Wert des berechneten Halbmes sers der Schleifscheibe (1) anliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schreibeingang (48) mit einer -,-, Rinschreibsignalquelle (45, 62) über normalerweise offene Kontakte (47) eines Fernsteuerrelais verbunden ist, dessen Spule (49) von einem dem Versorgungsstrom des Antriebsmotors der Schleifscheibe (1) proportionalen oder gleichen Strom _ho durchflossen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschreibsignalquelle (45,62) eine die Horizontallage der Schwenkachse (4,58) des die Schleifscheibe (1) tragenden Schwenkarms (2) b^r> bestimmende Detektoreinrichtung (45,63) aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Halbmessers einer auf einer zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstücks aufliegenden Schleifscheibe einer Schleifmaschine, insbesondere zu deren Drehzahlregelung in Abhängigkeit der Abnutzung der Schleifscheibe, mit einer an einer Schwenkachse angelenkten Schwenkarmanordnung mit mindestens einem Schwenkarm, an deren anderem Ende die Schleifscheibe antreibbar befestigt ist, und mit einer auf die Schwenkarmanordnung einwirkenden Verstelleinrichtung zum Andrücken der Schleifscheibe auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (DE-AS IO 36 700; DD-PS 48 321) soll die Umfangsgeschwindigkeit der sich im Gebrauch abnutzenden Schleifscheibe konstant gehalten werden. Dies wird dadurch erreicht, daß nach einer gewissen Abnutzung der Schleifscheibe diese von Hand gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück nachgestellt wird, wobei . durch eine Schwenkanordnung mit einem Einstell-Handrad der Abstand zwischen der Drehachse der Schleifscheibe und der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks verringert und der Abstand zwischen der Schleifscheibenachse und dem Antriebsmotor so verändert wird, daß mit Hilfe eines Keilriemenantriebs zwischen dem Motor und der Schleifscheibe mit selbstspannender Regelscheibe die Drehzahl der Schleifscheibe entsprechend ihrer Abnutzung bei gleichbleibender Drehzahl des Antriebsmotors erhöht wird. Bei jedem Nachstellen muß der Betrieb unterbrochen werden.

Gleiches gilt für eine weitere bekannte Vorrichtung (DE-OS 21 17 467), bei der der Schleifscheibenhalbmesser bei jedem Abrichlvorgang gemessen und dieser Meßwert dem weiteren Betrieb bis zum nächsten Abrichtvorgang zugrunde gelegt wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Möglichkeit zu einer Messung des Schleifscheibenhalbmessers ohne Unterbrechung des Bearbeitungsvorgangs zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe is: die Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Schwenkarm eine dessen Winkelstellung relativ zu einer vorgegebenen Richtung bestimmende Winkel-Meßeinrichtung vorgesehen ist. deren den Winkelstellungen entsprechenden Meßsignalc zusammen mit geometrischen Festwerten der Vorrichtung einer Auswertschaltung zum Berechnen des Halbmessers der Schleifscheibe zugeführt werden. Diese Merkmale bieten die Möglichkeit, den Halbmesser der Schleifscheibe während des Bearbeitungsvorgangs zu erfassen und zur Steuerung der Vorrichtung nutzbar zu machen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche, wobei unter anderem die Möglichkeil geschaffen wird, die Messung des Halbmessers der Schleifscheibe in sehr kurzen Zeitinlervallen zu bewirken, derart, daß bei relativ langsamem BetriebstaH der Schleifscheibe die Messung ihres Halbmessers an eine dauernde Messung angeglichen werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung naher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung für Barren,

Fig. 2 ein Übersichtsschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die Messung des Halbmessers der Schleifscheibe der in F i g. I dargestellten Vorrichtung gestattet.