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Beschreibung
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Kontrollgerät Die Erfindung betrifft ein Kontrollgerät zur Überprüfung
einer bestimmten Position eines Teiles oder zur Überprüfung der Anwesenheit eines
Teiles mittels eines verschwenkbar gelagerten Tastelementes, welches gegen das Teil
schwenkbar ist und gegen dieses anschlägt.
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In vielen Fällen ist es notwendig, das Vorhandensein bestimmter Teile
in einer bestimmten Position laufend zu überprüfen, beispielsweise das Vorhandensein
von Werkzeugen wie Spiral- und Gewindebohrern,Ausräumnadeln, Reibahlen etc. in Werkzeugmaschinen.
Eine Positionskontrolle ist beispielsweise auch als Einlegekontrolle in Preßwerkzeugen
oder als Zufuhrkontrolle für Drehautomaten etc. notwendig.
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Die Kontrolle der korrekten Position eines Teiles ist dabei mit optischen
Mitteln in der Regel nicht in der gewünschten Zuverlässigkeit erreichbar, da infolge
von Spänen, von Kühl-und Schmierflüssigkeit und von anderen Einflüssen Störungen
auftreten.
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Man hat daher zur Kontrolle von Teilen dieser Art bisher mechanische
Tastelemente verwendet, beispielsweise Tastnadeln. An bekannten Kontrollgeräten
dieser Art ist in einem zylindrischen
Gehäuse ein Drehmagnet eingebaut.
Ein nadelförmiges Tastelement ist an dem aus dem Gehäuse herausragenden Wellenende
befestigt und wird durch eine Erregung der Magnetanordnung gegen das abzutastende
Teil geschwenkt. Beim Berühren des zu überwachenden Teils wird zwischen diesem und
dem metallisch leitenden Tastelement ein elektrischer Kontakt geschlossen, der zur
Erzeugung eines Signales führt, das die korrekte Position des zu überwachenden Teiles
anzeigt. Fehlt dieses Teil, wird kein entsprechendes Signal geliefert, also Fehlanzeige.
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Nachteilig ist bei dieser Anordnung insbesondere, daß die Messungen
nur an metallisch leitenden Teilen durchgeführt werden können und daß aufgrund von
Verunreinigungen, insbesondere durch die Kühlflüssigkeit, Kontaktstörungen zwischen
Tastelement und zu überwachendem Teil auftreten können. Zudem ergeben sich Beeinflussungen
der Übergang,swiderstän#evon dem zu überwachenden Teil auf dessen Lagerung, beispielsweise
durch die Spindellagerung und die Spindeldrehzahl einer Werkzeugmaschine. Die Verwendung
eines Drehmagneten führt schließlich dazu, daß das Tastelement mit einem erheblichen
Drehmoment gegen das zu überwachende Teil anschlägt, so daß die Verwendung eines
solchen Kontrollgerätes bei langen und dünnen Bohrern nicht möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Kontrollgerät
derart zu verbessern, daß die beschriebenen Nachteile nicht auftreten und daß eine
Überwachung der Sollposition eines Teiles möglich ist, ohne daß dazu ein elektrischer
Kontakt zwischen Tastelement und zu überwachendem Teil hergestellt werden muß.
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Diese Aufgabe wird bei einem Kontrollgerät der eingangs beschriebenen
Art dadurch gelöst, daß zum Verschwenken des Tastelementes gegen das Teil ein Elektromotor
vorgesehen ist, und
daß dem Elektromotor Mittel zur Bestimmung des
beim Anschlagen des Tastelementes an dem Teil auftretenden Abfalles des Motorinnenwiderstands
zugeordnet sind.
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Die Verwendung eines Elektromotores führt dazu, daß das Tastelement
kontrolliert gegen das zu überwachende Teil angelegt wird, die mechanischen Beanspruchungen
des zu überwachenden Teiles durch das Tastelement sind dadurch minimal. Weiterhin
ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau eines solchen Kontrollgerätes, denn Elektromotoren
können sehr klein gebaut werden und benötigen zu ihrer Erregung lediglich eine zweiadrige
Kabelverbindung. Die Erhöhung des Motorinnenwiderstandes läßt sich durch den durch
den Elektromotor fließenden Strom unmittelbar bestimmen, günstig ist dabei, daß
diese Bestimmung in einer räumlich von dem eigentlichen Kontrollgerät entfernten
Schaltung erfolgen kann.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes liegt
darin, daß beliebige, also auch nicht elektrisch leitende Teile in ihrer Position
überwacht werden können, alle Schwierigkeiten, die durch die Notwendigkeit eines
elektrischen Kontaktes zwischen Tastelement und zu überwachendem Teil bei bekannten
Kontrollgeräten entstehen, entfallen bei der erfindungsgemäßen Konstruktion.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes
ist vorgesehen, daß dem Elektromotor ein Strombegrenzer und ein Spannungsregler
vorgeschaltet sind und daß zur Bestimmung des Abfalls des Motorinnenwiderstands
beim Anschlag des Tastelements an dem zu überprüfenden Teil eine Vorrichtung zur
Messung der Spannung am Eingang des Motors vorgesehen ist. Dies führt dazu, daß
beim Absinken des Motorinnenwiderstandes
durch Anschlag des Tastelementes
am zu überprüfenden Teil die Spannung am Motoreingang absinkt; diese Absenkung ist
ein Anzeichen dafür, daß das Tastelement am zu überwachenden Teil anliegt.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn in Schwenkrichtung des Tastelements
hinter dem zu überwachenden Teil ein Schalter angeordnet ist, gegen den das Tastelement
bei fehlendem oder falsch positioniertem Teil anschlägt und diesen derart betätigt,
daß der Motor kurzgeschlossen wird. Durch diesen#Kurzschluß (Motorinnenwiderstand
= 0) sinkt die Spannung am Motoreingang praktisch auf Null ab. Dieser noch stärkere
Abfall der Spannung am Motoreingang ist ein Anzeichen dafür, daß sich in der gewünschten
Position kein zu überwachendes Teil befindet, d.h., daß das Tastelement nicht durch
das zu überwachende Teil in seiner Schwenkbewegung behindert worden ist.
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Es ist günstig, einen vollen Prüfzyklus automatisch ablaufen zu lassen.
Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, daß der Motor in seiner Drehrichtung umschaltbar
ist und ein Anschlag vorgesehen ist, gegen den das Tastelement beim gegenläufigen
Verschwenken anschlägt. Durch die Strombegrenzung wird dabei gewährleistet, daß
der Motor in dieser Stellung nicht durch zu hohe Leistungsaufnahme beschädigt wird.
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Zur Auswertung der Spannungs signale am Motoreingang kann vorgesehen
sein, daß die Meßspannungen am Eingang des Motors je einem Eingang von zwei Komparatoren
zugeführt ist, wobei am anderen Eingang des einen Komparators eine Festspannung
unterhalb der maximalen Motorspannung und am anderen Eingang des anderen Komparators
eine weitere Festspannung wesentlich unterhalb der ersten Festspannung angelegt
ist, und daß der Ausgang des einen
Komparators ein das ordnungsgemäße
Vorhandensein des zu überprüfenden Teiles und der Ausgang des anderen Komparators
ein das Fehlen des zu überprüfenden Teiles anzeigendes Signal liefern.
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Diese Signale können dann in der Weise zur Anzeige des Betriebszustandes
und/oder zur Steuerung einer Werkzeugmaschine etc.
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verwendet werden, daß beim ~?vorliegen eines Gut-Signals (Teil in
vorgesehener Position) und beim Fehlen eines Fehl-Signals (zu überwachendes Teil
nicht in korrekter Position) eine Positiv-Anzeige aktiviert und ein Signal zur Inbetriebnahme
eines n hfolgenden Bearbeitungsvorganges erzeugt wird. Sobald ein Fehl-Signal auftritt,
wird ein Warn-Signal abgegeben und ein nachfolgender Bearbeitungsvorgang gestoppt.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: Figur
1 eine schematische Seitenansicht eines Tastkopfes für das erfindungsgemäße Kontrollgerät;
Figur 2 eine schematische Ansicht der verschiedenen Lagen des Tastelementes des
Tastkopfes und Figur 3 ein vereinfachter Schaltplan einer Steuerschaltung zur Auswertung
der vom Tastkopf gelieferten Signale.
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In Figur 1 ist der Tastkopf für das erfindungsgemäße Kontrollgerät
in einer Seitenansicht dargestellt. Er umfaßt ein zylinderförmiges Gehäuse 1 mit
einem Auße:#gewinde, auf welches zwei Muttern 2, 3 aufgeschraubt sind, die der Befestigung
des Gehäuses in einer Bohrung eines Maschinengestells oder einer Halterung dienen.
Im Innern des Gehäuses 1 befindet sich ein in der Zeichnung nicht sichtLrer GleLchstrornir#tor
4, der über zwei auf der Rückseite in das Gehäuse E eingeführ-#Anscklußdrähte 5,
6 mit einer Stauerschaltung verbunden ist. Die Welle des Motors ist gegebenenfalls
über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe mit einer auf der Stirnseite au. dem Gehäuse
1 herausragerden Welle 7 verbunden, die an ihrem f-eien Ende in radial abstehendes
Tastelement 8 in Form eines langen Drahtes oder eines langen dünnen States trägt.
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In Figur 2 sind szhematisch die relative Anordnung des Tastkopses
zu dem zu überwachenden Teil 3 - im vorliegenden Falle beispielsweise ei. Bonrer
- sowie die möglichen Stellungen des Tastelementes dargestellt. Die Bewegung des
Tastelementes 8 wird einerseits begrenzt durch einen gehäusefesten Anschlag 10 Position
A) und andererseits durch einen als Anschlag wirkenden Endschalter 11, der ebenfalls
am Maschinengestell gelagert ist. Der Anschlag 10 und der Endschalter 11 befinden
sich hinsichtlich des zu überwachenden Teils 9 auf gegenüberliegenden Seiten.
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Im Betrieb des vorstehend beschriebenen Kontrollgerätes befindet sich
das Tastelement zunächst in der Position A, d.h. es liegt am Anschlag 10 an. Dies
kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der das Tastelement 8 antreibende
Gleichstrommotor
dieses gegen den Anschlag 10 verdreht und auch
nach dem Anschlagen des Tastelements 8 am Anschlag 10 erregt bleibt, so daß laufend
ein das Tastelement 8 gegen den Anschlag 10 verdrehendes Drehmoment aufrechterhalten
ist. Zur Durchführung eines Prüfvorganges wird die Drehrichtung des Motors umgekehrt,
so daß das Tastelement 8 vom Anschlag 11 weggedreht wird. Wenn sich das zu überwachende
Teil 9 in der korrekten Position befindet, schlägt das Tastelement 8 dabei am Teil
9 an, wodurch eine Weiterdrehung behindert wird. Fehlt dieses Teil in dieser Position,
ist also beispielsweise ein Bohrer abgebrochen, dann wird das Tastelement 8 weiter
in Richtung auf den Endschalter 11 verdreht, den es beim Anschlagen betätigt.
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Der Schalter 11 ist parallel zu dem Gleichstrommotor geschaltet und
überbrückt den Motor bei seiner Betätigung durch das Tastelement 8. Dadurch wird
der Motor ausgeschaltet.
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Zur Feststellung der jeweiligen Stellung des Tastelementes 8 und der
einwandfreien Funktion des Tastkopfes wird die Ende rung des Motorinnenwiderstandes
in seinen verschiedenen Betriebszuständen überwacht. Wenn der Motor frei dreht,
ist sein Innenwiderstand relativ hoch, wird die Drehbewegung behindert, sinkt der
Innenwiderstand ab.
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Bei dem beschriebenen Prüfvorgang weist der Motor zunächst einen relativ
niedrigen Innenwiderstand auf, solange das Tastelement 8 gegen den Anschlag verdreht
wird. Bei Umkehrung der Drehrichtung dreht der Motor das Tastelement frei in Richtung
auf das zu überwachende Teil (Position B). Dabei steigt der Motorinnenwiderstand
an.
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Wenn das Teil 9 in der richtigen Position angeordnet ist, schlägt
das Tastelement 8 am Teil 9 an, so daß die Motorbewegung erneut behindert wird,
der Innenwiderstand fällt ab. Wenn das Teil 9 hingegen fehlt, wird der Motor durch
Betätigung des Endschalters 11 kurzgeschlossen, d.h. bei einer Messung des Widerstandes
der aus Motor und parallel geschaltetem, geschlossenem Schalter bestehenden Einheit
ergibt sich praktisch ein Abfall des Widerstandes auf den Wert Null.
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Es läßt sich auf diese Weise zunächst überwachen, ob der Tastkopf
bei Beginn des Prüfvorganges frei dreht (Anstieg des Innenwiderstandes), weiterhin
ob der Motor beim Anschlag des Tastelementes an das zu überwachende Teil an der
Weiterdrehung gehindert wird (Abfall des Motorinnenwiderstandes, jedoch auf einen
von Null verschiedenen Wert) und ob der Endschalter 11 wegen Fehlen des Teiles 9
betätigt wird (Abfall des Innenwiderstandes auf den Wert Null).
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Zur Messung dieses Widerstandes kann vorgesehen sein, daß der Motor
mit Hilfe einer stabilisierten Gleichspannungsquelle versorgt wird, der ein Strombegrenzer
zugeordnet ist. Wenn die Dimensionierung dabei so gewählt ist, daß der durch den
Motor strömende Strom bei freidrehendem Motor geringer ist als der durch den Strombegrenzer
bestimmte Maximalwert kann man die Änderung des Motor in nenwiderstandes bzw. die
Widerstandsänderung der Einheit Motor und parallel geschalteter Endschalter 11 durch
die Änderung der Spannung am Eingang zu dieser Einheit feststellen.
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Die hier gemessenen Spannungsverläufe geben Aufschluß über die Position
des Tastelementes-und damit über die ordnungsgemäße Positionierung des zu überwachenden
Teils.
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Der Prüfvorgang kann periodenweise automatisch durchgeführt werden,
wenn dafür gesorgt wird, daß nach Beendigung der Messung die Drehrichtung des Motors
automatisch wieder umgekehrt wird, so daß er in die Ausgangsstellung A zurückkehrt.
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In Figur 3 ist eine Schaltung dargestellt, die zu einem solchen automatischen
Betrieb des erfindungsgemäßen Tastkopfes und zur Auswertung der vom Tastkopf gelieferten
Signale Verwendung finden kann. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die
nachstehend beschriebene Schaltung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zum Betrieb
des erfindungsgemäßen Tastkopfes ist, daß aber dem Fachmann durchaus auch andere
Möglichkeiten zur Realisierung einer Schaltung an die Hand gegeben sind, mit welcher
die Drehrichtungen des Motors beeinflußtund die bei der Drehung auftretenden Widerstandsänderungen
bestimmt und ausgewertet werden können.
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In der erfindungsgemäßen Schaltung ist für den Elektromotor 20 im
Tastkopf, dem der Endschalter 11 und ein Entstörkondensator 21 parallel geschaltet
sind, eine Brückenschaltung vorgesehen, die vier Transistoren 22, 23, 24 und 25
umfaßt.
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Die Transistoren 22 und 24 sind-PNP-Transistoren, die Transistoren
23 und 25 NPN-Transistoren. Der eine Motoranschluß 26 ist mit den Kollektoren 27
und 28 der Transistoren 22 bzw. 23, der zweite Motoranschluß 29 mit den Kollektoren
30 und 31 der Transistoren 24 bzw. 25 verbunden. Die Emitter 32 und 33 der Transistoren
22 bzw. 24 sind unmittelbar, die Basisanschlüsse 34 und 35 der Transistoren 22 bzw.
24 über Basisspannungsteilerwiderstände 36 bzw. 37 mit einem Punkt M verbunden,
der mit dem Ausgang einer an sich bekannten und in der Zeichnung daher nur schematisch
dargestellten stabilisierten Gleichspannungsquelle mit Strombegrenzer 38 in Verbindung
steht.
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Die Emitter 39 und 40 der Transistoren 23 bzw. 25 sind an Masse gelegt,
der Basisanschluß 41 des Transistors 23 steht über einen Basiswiderstand 42 und
einen Inverter 43, der Basisanschluß 44 des Transistors 25 nur über einen Basiswiderstand
45 mit einer Steuerleitung 46 in Verbindung. Schließlich sind in dieser Brückenschaltung
noch die Kollektoren 27 und 30 der Transistoren 22 bzw. 24 über einen Basiswiderstand
47 bzw. 48 mit dem Basisanschluß 35 bzw. 34 des jeweils anderen-Transistors 24 bzw.
22 verbunden.
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Der Punkt M steht über eine Leitung 47 mit dem ersten Eingang 48 eines
ersten Komparators 49 in Verbindung, in gleicher Weise über eine Leitung 50 mit
dem ersten Eingang 51 eines zweiten Komparators 52. Zur Glättung der Eingangsspannungen
ist ein Glättungskondensator 53 mit dem Meßpunkt M verbunden, ferner befinden sich
in den Leitungen 47 und 50 Siebglieder 54 bzw. 55, die jeweils einen Widerstand
56-bzw. 57 sowie einen an Masse gelegten Kondensator 58 bzw. 59 umfassen. An den
zweiten Eingang 60 des ersten Komparators 49 wird eine Festspannung angelegt, die
durch eine zwei Widerstände 61 und 62 umfassende Spannungsteilerschaltung erzeugt
wird. Desgleichen wird an den zweiten Eingang 63 des zweiten Komparators 52 eine
Festspannung angelegt, die durch eine Widerstände 64 und 65 umfassende Spannungsteilerschaltung
erzeugt wird. Die Festspannung am Eingang 60 ist dabei höher als die Festspannung
am Eingang 63, im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Spannung am Eingang
60 acht Volt und die Spannung am Eingang 63 zwei Volt.
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Der Ausgang 66 des ersten Komparators 49 ist mit dem Clock-Eingang
eines Flip-Flops 67 verbunden, dessen Datenvorbereitungseingang (D-Eingang) mit
einer Prüfleitung 68 in Verbindung
steht. Der Rücksetzeingang R
ist mit dieser Prüfleitung 68 über einen Inverter 69 und mit einer Spannungsquelle
über einen Kollektorwiderstand 70 verbunden. Der Ausgang Q des Flip-Flops 67 führt
zum Clock-Eingang eines Mono Flip-Flops 71, welchem durch eine geeignete Beschaltung
mittels eines Zeitgliedes 72, welches einen Widerstand 73 sowie einen Kondensator
74 umfaßt, eine geeignete Zeitkonstante zugeordnet ist, über deren Dimensionierung
weiter unten noch erörtert wird.
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Der Ausgang Q dieses als Verzögerungsglied arbeitenden Flip-Flops
71 ist mit dem Clock- Eingang eines weiteren Flip-Flops 75 verbunden, dessen D-Eingang
mit dem Q-Eingang des Flip-Flops 67 in Verbindung steht. Der Setzeingang S des Flip-Flops
75 ist an Masse gelegt.
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Der Ausgang 76 des zweiten Komparators 52 führt zum Clock-Eingang
eines Flip-Flops 77, dessen D-Eingang über ein Undgatter 78 einerseits mit dem Q-Ausgang
des Flip-Flops 67 und andererseits mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops 75 in Verbindung
steht.
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Ein NPN-Transistor 79 ist mit seinem Kollektor 80 über einen Kollektorwiderstand
81 mit einer Spannungsversorgung sowie über einen Inverter 82 mit der Prüfleitung
68 verbunden. Sein Emitter 83 ist an Masse gelegt, seine Basis 84 mit dem Mittelabgriff
einer Spannungsteilerschaltung verbunden, die die Widerstände 85 und 86 umfaßt.
Ferner ist die Basis 84 über einen Störschutzkondensator 87 mit Masse verbunden.
In die Verbindungsleitungzwischen dem Widerstand 85 und einer Spannungsversorgung
ist #ein Prüf schalter 88 eingeschaltet. Der Ausgang 89 des Inverters 82 ist einerseits
über einen Kollektorwiderstand 90 mit einer Spannungsquelle verbunden, andererseits
mit dem Clock-Eingang
eines Flip-Flops 91, dessen D-Eingang an
einer Festspannung liegt, während sein Setzeingang 5-an Masse gelegt ist. Der Q-Ausgang
des Flip-Flops 91 führt zu einem Eingang 92 eines Undgatters 93, dessen anderer
Eingang 94 mit dem Ausgang 89 des Inverters 82 in Verbindung steht. Der Ausgang
95 des Undgatters 93 führt zur-Steuerleitung 46. Der Rücksetzeingang R des Flip-Flops
91 ist mit dem Ausgang 96 eines Oder-Gatters 97 verbunden, dessen einer Eingang
98 mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops 77 und dessen anderer Eingang 99 mit dem Q-Ausgang
des Flip-Flops 75 verbunden sind.
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Der Clock-Eingang eines weiteren Flip-Flops 100 ist mit dem Ausgang
89 des Inverters 82 verbunden, ebenso dessen D-Eingang.
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Dieses Flip-Flop ist durch ein geeignetes Zeitglied 101 mit einem
Widerstand 102 und einem Kondensator 103 alsVerzögerungsglied ausgebildet, wobei
die Verzögerungszeit beispielsweise eine Sekunde beträgt. Sein Q-Ausgang ist mit
dem Clock-Eingang eines weiteren Flip-Flops 104 verbunden, dessen D-Eingang mit
dem Ausgang 95 des Und-Gatters 93 verbunden ist. Der Setzeingang dieses Flip-Flops
ist an Masse gelegt, der Q-Ausgang steht mit dem Setzeingang S des Flip-Flops 77
in Verbindung.
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Der Ausgang 89 des Inverters 82 ist über einen Differenzierkondensator
105 mit dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 77 verbunden, wobei zur Verhinderung
von Spitzenspannungen eine Schutzdiode 106 eine Verbindung zur Masse herstellt.
Parallel zur Diode 106 ist ein Widerstand 107 vorgesehen. Die zum Rücksetzeingang
R des Flip-Flops 77 führende Leitung steht ferner mit dem Rücksetzeingang R des
Flip-Flops 104 sowie einem Eingang 108 eines Oder-Gatters 109 in Verbindung, dessen
Ausgang 110 zum Rücksetzeingang R des Flip-Flops 75 führt. Der andere Eingang 111
des Oder-Gatters 109 steht mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops 77 in Verbindung.
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Die von dieser Schaltung gelieferten Ausgangssignale werden am Q-Ausgang
des Flip-Flops 75 (Gut-Signal) , am Q-Ausgang des Flip-Flops 77 (Fehl-Signal) und
am Q-Ausgang des Flip-Flops 104 (Störung-Signal) abgenommen.
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Zur Durchführung eines Prüfvorganges wird zunächst der Prüfschalter
88 geschlossen. Dies kann beispielsweise durch ein Taktsignal einer Werkzeugmaschine
erfolgen, die jeweils vor dem nächsten Bearbeitungsgang einen Prüfvorgang startet.
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Durch das Schließen des Prüfschalters 88 wird der Transistor 79 leitend,
so daß am Ausgang 89 des Inverters 82 ein positives Signal ("high" ) erscheint.
Zur Vereinfachung w#erden im folgenden solche Signale als Eins, Null-Signale ("low")
dagegegen als Null bezeichnet.
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Diese 1 am Ausgang 89 des Inverters 82 führt dazu, daß den Rücksetzeingängen
der Flip-Flops 77, 75 und 104 über den der Differenzierung des Anstieges dienenden
Kondensator 105 ein Rücksetzsignal zugeleitet wird, so daß diese Flip-Flops rückgesetzt
werden.Gleichzeitig wird die Eins am Ausgang 83 des In- -vertersam Clock - Eingang
des Flip-Flops 91 und dem Eingang 94 des Und-Gatters 93 zugeführt. Das Flip-Flop
91 wird dadurch gesetzt, so daß auch am anderen Eingang 92 des Und-Gatters 93 eine
Einsanliegt. Diese Eins führt über die Steuerleitung 46 dazu, daß der Transistor
25 leitend wird, während der Transistor 23 gesperrt wird. Durch die Leitung des
Transistors 25 wird über den Widerstand 48 an die Basis 34 des Transistors'22 ein
niedriges Potential angelegt, so daß dieser Transistor ebenfalls durchgeschaltet
wird, während umgekehrt der Transistor 24 über den Widerstand 47 infolge der Sperrung
des Transistors 23 ebenfalls gesperrt wird. In diesem Zustand wird der Motor 20
bei
geöffnetem Endschalter 11 derart vom-Strom durchflossen, daß das Tastelement vom
Anschlag 10 (Position A in Figur 2) in Richtung apf das zu überwachende Teil 9 verdreht
wird. Bei dieser freien Drehung hat der Motor einen relativ hohen Innenwiderstand,
so daß der durch denMotor fließende -Strom unterhalb des Maximalwertes liegt, der
durch den Strombegrenzer 38 bestimmt wird. Infolgedessen ergibt sich am Meßpunkt
M eine hohe Spannung, die den beiden Eingängen 48 und 51 der Komparatoren 49 bzw.
76 zugeführt wird. Diese Spannung liegt bei freie-Drehbarkeit des Motores oberhalb
der Festspannungen an den anderen Eingängen 60 und 63 der Komparatoren 49 bzw. 52.
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Sobald das Tastelement 8- am zu überwachenden Teil 9 anschlägt (Position
B in Figur 2) fällt der Innenwiderstand des Motors infolge der Drehbehinderung ab.
Dies führt infolge der Strombegrenzung zu einem Abfall der Spannung am Meßpunkt
M. Die Spannun fällt dabei bei geeigneter Dimensionierung auf einen Wert ab, der
zwischen der höheren Festspannung am Eingang 60 des Komparators 49 und der niederen
Festspannung am Eingang 63 des Komparators 52 liegt. Infolgedessen erscheint am
Ausgang 66 des Komparators 49 eine Eins, die dem Clock-Ringang des Flip-Flops 67
zugeführt wird. Da bei geschlossenem Prüfschalter 88 auch am D-Eingang des Flip-Flops
67 eine Eins liegt, wird das Flip-Flop 67 gesetzt; die Eins an seinem Q-Ausgang
wird dem Clock-Eingang des als Verzögerungsglied wirkenden Flip-Flops 71 und gleichzeitig
dem D-Eingang des Flip-Flops 75 zugeführt. Durch die Eins am Clock-'Eingang des
Flip-Flops 71 erscheint an dessen Q-Ausgang während der vom Zeitglied vorbestimmten
Zeit eine Null, anschließend liefert dieser Ausgang wieder eine aktive Eins, die
demClOCk#Eingang des Flip-Flops 75 zugeführt wird.
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Dies führt dazu, daß am Q-usgang des Flip-Flops 75 eine Eins erscheint,
die das Signal einer Gut-Meldung darstellt, die also
anzeigt,
daß das zu überwachende Teil 9 das Tastelement 8 in der Position B angehalten hat.
Dieses Signal kann in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden, beispielsweise
zum Starten des Bearbeitungsvorganges der Werkzeugmaschine oder zu einer entsprechenden
Anzeige.
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Wenn sich das Teil 9 nicht in der vorgesehenen Position befindet,
bewegt sich das Tastelement 8 bis in die Position C und betätigt den Endschalter
11, so daß der Motor kurzgeschlossen wird.
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Dadurch sinkt die Spannung am Meßpunkt M praktisch auf Null ab.
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Dies führt dazu, daß nun zusätzlich auch am Ausgang 76 des Komporators
52 eine Eins erscheint, die dem Clock-Eingang des Flip-Flops 77 zugeführt wird.
Durch die Eins am Ausgang 66 des Komp rators 49 und durch die Zeitverzögerung durch
das Flip-Flop 71 wird dem D-Eingang des Flip-Flops 77 gleichzeitig ebenfalls eine
Eins zugeleitet, so daß bei Auftreten einer Eins am Ausgang 76 des Komparators 52
innerhalb des vom Zeitglied 72 des Flip-Flops 71 bestimmten Zeitraums ein Setzen
des Flip-Flops 77 erfolgt. Dadurch erscheint am Ausgang Q dieses Flip-Flops eine
Eins, die ein Signal für eine Fehl-Meldung ist. Dieses Signal zeigt an, daß sich
das Tastelement 8 bis in die Position C bewegt hat, daß also das Teil 9 nicht in
der vorgesehenen Position steht. Das Signal kann in beliebiger Weise weiterverwendet
werden, beispielsweise zur Betätigung einer Anzeige oder zum Abschalten der Werkzeugmaschine.
Die Eins am Ausgang Q des Flip-Flops 77 wird außerdem über den Eingang 111 des Oder-Gatters
109 dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 75 zugeführt, so daß auch nach Ablauf der
durch das Verzögerungsglied 72 vorgegebenen Zeit beim Auftreten einer Eins am Clock-Eingang
des Flip-Flops 75 keine Eins am Q-Ausgang dieses Flip-Flops erscheinen kann, d.h.
es erscheint kein Gut-Signal.
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Wenn am Q-Ausgang des Flip-Flops 75 oder am Q-Ausgang des
Flip-Flops
77 ein Signal erscheint-(Gut-Signal oder Fehl-Signal) wird dieses über das Oder-Gåtter
97 dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 91 zugeführt, so daß am Ausgang 95 des Und-Gatters
93 eine Null erscheint. Diese führt dazu, daß der Transistor 25 und damit der Transistor
22 gesperrt werden, während die Transistoren 23 und 24 durchgeschaltet werden, es
wird damit also die Drehrichtung des Motors 20 umgekehrt.
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Der Motor läuft nunmehr in die Ausgangsposition A zurück und verbleibt
in dieser Ausgangsstellung, bis der Prüfvorgang durch Schließen des Schalters 88,
der in der Zwischenzeit geöffnet worden ist, erneut beginnt.
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Es besteht die Möglichkeit, daß beim Starten eines Prüfvorganges der
Motor sofort an seiner Drehung behindert wird. Dann bleibt die Spannung am Meßpunkt
M auf einem niedrigen Wert, der zwischen den Festspannungen an den Eingängen 60
und 63 der Komparatoren 49 bzw. 52 liegt. Dies führt dazu, daß am Ausgang 66 dauernd
eine Eins anliegt, so daß das Flip-Flop 67, welches durch eine positive Flanke,
also eine Änderung des Signals, gesetzt wird, nicht gesetzt werden kann. Am Ausgang
76 des Komparators 52 liegt dauernd eine Null-an, so daß auch kein Setzen des Flip-Flops
77 erfolgen kann. Es erscheint also dann weder ein Gut-Signal noch ein Fehl-Signal.
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Um auch in diesem Falle ein die Störung anzeigendes Signal zu erhalten,
wird die am Ausgang 89 des Inverters 82 anstehende Eins dem Clock-Eingang und dem
D-Eingang des als Zeitverzögerungsglied wirkenden Flip-Flops 100 zugeführt. Die
Zeitkonstante des Zeitglieds ist derart gewählt, daß sie etwa der Dauer des gesamten
Prüfvorganges entspricht. Nach Zuführung der Eins zum Cloc¢-Eingang erscheint während
der gegebenen Zeitdauer am Q-Ausgang eine Null, am Ende der Zeitdauer ändert sich
das Ausgangssignal wieder in eine Eins. Diese wird dem ClOckElngang des Flip-Flops
104 zugeführt. Wenn am ausgang 95 des Und-Gatters 93
eine Eins
anliegt, wenn also mit anderen Worten wegen Fehlens einer Eins am Q-Ausgang des
Flip-Flops 75 (Gut-Signal) oder am Q-Ausgang des Flip-Flops 77 (Fehl-Signal) kein
Drehrichtungsumschaltsignal geliefert wird, liegt auch am D-Eingang des Flip-Flops
104 eine Eins an, so daß dieses Flip-Flop gesetzt wird. Dadurch erscheint am Q-Ausgang
dieses Flip-Flops eine Eins, die als Störungssignal verwendet werden kann, beispielsweise
zur Anzeige dzr Störung der Kontrollvorrichtung.
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Gleichzeitig wird diese Eins auch dem Setzeingang des Flip-Flops 77
zugeführt, wodurch auch ein Fehl-Signal erzeugt wird, so daß beispielsweise die
Werkzeugmaschine gestoppt wird. Gleichzeitig führt dies außerdem zur Umschaltung
der Drehrichtung des Motors.
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Auf diese Weise ist auch eine Selbstüberwachung der Funktion des erfindungsgemäßen
Kontrollgerätes möglich. Zu diesem Zweck wird der Spannungsanstieg am Meßpunkt M
verwendet, der dann auftritt, wenn sich der Motor beim Starten des Prüfvorganges
frei drehen kann. Dieser Spannungsanstieg führt dazu, daß das Signal am Ausgang
66 des Komparators 49 dann Null wird, wenn die Spannung am Meßpunkt M die Festspannung
am Eingang 60 des Komparators 49 übersteigt. Das ist aber nur der Fall, wenn sich
der Motor frei drehen kann. Nur in diesem Falle ist die Erzeugung eines Gut-Signals
möglich. Die Erzeugung eines Fehl-Signals kann auch nur dann eintreten, wenn das
Tastelement 8 in der vorgesehenen Weise bewegt worden ist, denn nur dann wird der
Endschalter 11 erreicht.
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Die Zeitkonstante des Zeitgliedes 72 kann im übrigen relativ kurz
gewählt werden, dieses Verzögerungsglied ist nur deswegen notwendig, weil bei Betätigung
des Endschalters 11 und dem damit verbundenen Spannungsabfall am Meßpunkt M zunächst
am
Ausgang 66 des Komparators 49 eine Eins erscheint und erst dann
am Ausgang 76 des Komparators 52.
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Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes, daß in der
Nähe der oft schwer zugänglichen Prüfposition an einer Werkzeugmaschine etc. lediglich
der sehr klein ausführbare Gleichstrommotor und das Tastelement angeordnet sein
müssen, die mit einer nur zweiadrigen Zuleitung in Verbindung stehen, während alle
übrigen Teile, also der größte Teil der gesamten Schaltung von der eigentlichen
Prüfstelle entfernt angeordnet werden können. Dadurch wird es möglich, daß auch
bei sehr beengten Platzverhältnissen im Prüfbereich das erfindungsgemäße Kontrollgerät
eingesetzt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes liegt darin,
daß die Bewegung des Tastelementes durch den Gleichstrommotor relativ sanft ausgestaltet
werden kann, so daß das Kontrollgerät auch bei sehr dünnen und langen Bohrungen
eingesetzt werden kann, ohne daß eine Beschädigung dieser Werkzeuge zu befürchten
ist.
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In dem vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel befindet sich der Endschalter 11 an einermaschinenfesten Lagerung.
Es ist-selbstverständlich möglich, diesen Endschalter 11 im Tastkopf selbst anzuordnen,
und zwar derart, daß er vom Tastelement betätigt wird, falls dieses über die Stellung
B (Figur 2) hinaus in Richtung der Stellung C verschwenkt wird.
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