DE2240807C3 - Meßeinrichtung zum Messen des maximalen Durchmessers eines rotierenden Werkstückes mit nicht kreisförmigem Querschnitt - Google Patents

Description

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Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die durch die strichpunktierte Linie 31 dargestellt ist, hat

Zeichnungen näher erläutert. die Ausgangsspannung eine Wellenform mit zwei

Es zeigt Perioden pro Umlauf des Werkstücks 10, da die

Fig. 1 schematisch ein Blockdiagramm und die Meßfühler 16 und 17 während des Schleifvorgangs

elektrische Schaltung einer Meßeinrichtung gemäß 5 mit dem elliptischen Umfang des Werkstücks 10 in

der Erfindung, ' Berührung gehalten werden. Die Wellenform der

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Wellenfor- Ausgangsspannung zeigt im allgemeinen mit dem

men der Signalspannung an jedem Punkt einer Schei- Fortschreiten des Schleifvorgangs einen abnehmen-

telwerthalteschaltung und einer Momeutanwerthalte- den Verlauf,

schaltung nach Fig. 1, io Die Signalerzeugungsschaltung 36 erzeugt ein

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Bezie- erstes Signal G₁ und ein zweites Signal G₈. Das erste

hung zwischen den verschiedenen Spannungen an Signal G₁ wird erzeugt, wenn die Meßfühler 16 und

den wichtigen Punkten in der Signalerzeugungsschal- 17 mit dem elliptischen Werkstück 10 an Zwischen-

tung gemäß Fig. 1 zeigt. stellen in Berührung stehen, wo der gemesseneDurch-

In Fig. 1 bezeichnet 10 ein Werkstück von nicht »5 messer des Werkstücks 10 bei der Drehung des Werkkreisförmigem Querschnitt, z. B. von elliptischem Stücks von dem Bereich des kleinen Durchmessers Querschnitt, welches drehbar zwischen dem Spindel- zu dem Bereich des großen Durchmessers verschoben stock und dem Reitstock einer Exzenterschleifma- wird. Das zweite Signal G₂ wird dagegen erzeugt, schine angebracht ist. Das Werkstück 10 wird nicht wenn die Meßfühler 16 und 17 mit dem Werkstück nur um seine Achse in Übereinstimmung mit der "° 10 an Zwischenstufen in Berührung stehen, wo der Drehung des Hauptsteuerexzenters gedreht, sondern gemessene Durchmesser von dem Bereich des growird auch um eine andere unter seiner eigenen Achse Ben Durchmessers zu dem Bereich des kleinen Durchangeordneten Achse längs der Leitkurve des Haupt- messers verschoben wird. Die Scheitelwerthalteschalsteuerexzenters bewegt, so daß es auf die Schleif- tting34 hält die Scheitelspannung, die dem großen scheibe 11 zu und von dieser weg hin- und herbewegt »5 Durchmesser entspricht, bis ihr das nächste erste wird. Die Schleifscheibe 11 ist drehbar an einem Signal G, zugeführt wird, wie in Fig. 2 durch die Schleifscheibenschlitten 13 angebracht, der mi* einer gestrichelte Linie 32 gezeigt ist, und nur die Maxi-Vorschubspindel 12 antriebsmäßig verbunden ist. malspannung, die dem großen Durchmesser des ellip-Eine Vorschubantriebseinheit 14 dreht die Vorschub- tischen Werkstücks 10 entspricht, wird durch eine spindel 12, um den Schleifscheibenschlitten 13 auf 30 Momentanwerthalteschaltung 35 von der Scheiteldas Werkstück 10 zuzuschieben. Eine weitere Be- spannung abgenommen, wenn das zweite Signal dieschreibung der exzentergesteuerten Schleifmaschine ser zugeführt wird, und wird in dieser gehalten, bis wird nicht gegeben, da eine solche Schleifmaschine ihr das folgende zweite Signal zugeführt wird, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist, es wird später im einzelnen beschrieben wird,
z. B. auf die USA.-Patentschrift 3 621 614 verwiesen. 35 Die Ausgangsspannung, die von dem Synchron-

Eine Meßeinrichtung 15 ist an einem hin- und her- gleichrichter 26 zu dem Eingangsanschluß S₀ geführt bewegbaren Tisch angebracht, so daß sie ebenso wie wird, wird zu einem Kondensator C₄ und über einen das Werkstück und zusammen mit diesem Werkstück Widerstand R₁ zu dem nicht umkehrenden Eingangs-10 gegen die Schleifscheibe 11 hin- und herbewegt anschluß 45 eines Operationsverstärkers A, geführt, wird. Der Meßkopf 9 der Meßeinrichtung 15 trägt 40 Der Operationsverstärker A _l ist von der Art, bei der zwei Meßfühler 16 und 17, welche während des zwei Transistoren oder Bipolartransistoren mit Ein-Schleifvorgangs in Berührung mit dem Werkstück 10 gangsanschlüssen verbunden sind und differential zu gehalten werden. Der untere Meßfühler 17 wird durch einem den Eingangsanschlüssen zugeführten Eineine Kreuzfeder 18 schwenkbar gelagert, die auch gangssignal betätigbar sind, wie es dem Fachmann dazu dient, den Fühler 17 elastisch nach oben zu 45 bekannt ist. Der Kondensator C₄ schneidet den drücken. An dem Meßkopf 9 ist ein Differentialtrans- Gleichspannungsanteil (der den abfallenden Verlauf formator 19 angebracht, in dem ein bewegbarer Kern verursacht) in der Eingangsspannung, die durch die 20 wirkungsmäßig mit dem unteren Meßfühler 17 strichpunktierte Linie 31 gezeigt ist, ab, um die Einverbunden ist. gangswellenform 31 zu der in Fig. 3 (I) gezeigten

Ein Oszillator 23 ist mit einer Versorgungsschal- 5° Wellenform 40 abzuwandeln. Die Signalspannung mit tung 22 verbunden, um ein Wechsalstromausgangs- der abgewandelten Wellenform 40 wird dem nicht signal zu erzeugen, das einer Primärwicklung 21 des umkehrenden Eingangsanschluß 47 eines Operations-Differentialtransformators 19 zugeführt wird. Eine Verstärkers /I₄ über einen Eingangswiderstand R₆ zu-Ausgangsspannung, die der relativen Verschiebung geführt. Der Operationsverstärker /I₄ verstärkt die der Meßfühler 16 und 17 entspricht, erscheint an der 55 Signalspannung 40 mit eine;· hohen Verstärkung, wo-Sekundärwicklung 24, wird einem Verstärker 25 und durch ihre Wellenform in eine rechteckige Wellendann einem Synchrongleichrichter 26 zugeführt, in form 41 umgewandelt wird, da der umkehrende Eindem die charakteristische Kurve der Ausgangsspan- gangsanschluß 48 des Operationsverstärkers A_t über nung in bekannter Weise synchron von einer K-Kurve einen Eingangswiderstand R₆ geerdet ist Die Spanzu einer linearen umgewandelt wird. Die Ausgangs- 60 nung mit rechteckiger Wellenform 41 wird einer spannung, die durch den Synchrongleichrichter 26 differenzierenden Schaltung 60 über einen Eingangsumgewandelt ist, wird einer Scheitelwerthalteschal- widerstand R₇ zugeführt. Die herkömmliche differentung 34 und einer Signalerzeugungsschaltung 36 zu- zierende Schaltung 60 umfaßt einen Kondensator C₃ geführt. Auf diese Weise wird die analoge Ausgangs- und einen Widerstand R₈, der mit dem Kondensaspannung, die dem Durchmesser des Werkstücks 10 65 tor C₃ verbunden und zwischen diesen und Erde entspricht, vom Differentialtransformator 19 über geschaltet ist. Auf diese Weise wird die rechteckige den Verstärker 25 und den Synchrongleichrichter 26 Wellenform 41 in die Wellenform 42 umgewandelt, dem Eingangsanschluß S₀ zugeführt. Wie in Fig. 2 Die Spannung der differenzierten Wellenform42 wird

dem umkehrenden Eingangsanschluß 50 eines Ope- den Widerstand R_z zugeführt. Eine Diode D₂ ist über rationsverstärkers A₆ über einen Eingangswiderstand einen Widerstand R₃ geerdet und weiter mit dem R₉ und dem umkehrenden Eingangsanschluß 52 eines Kondensator C₁ und der Diode D₁ zwischen diesen Operationsverstärkers A ₇ über einen Eingangswider- verbunden. Der Ausgangsanschluß 62 des Verstärstand JR₁₀ zugeführt. Die nicht umkehrenden Ein- 5 kers A ₆ ist mit der Diode D₂ und dem Widerstand R₃ gangsanschlüsse 49 und 51 der Operationsverstärker verbunden, um den Kondensator C₁ jedesmal dann A_e und A₁ sind geerdet. Eine negative Referenzspan- . zu entladen, wenn das negative Impulssignal G₁ von nung -Vg «ird über einen Widerstand A_n dem dem Verstärker A ₆ zu der Diode D₂ übertragen wird, umkehrenden Eingangsanschluß 50 zugeführt. Da- Daher hat die Wellenform der Signalspannung, die gegen wird eine positive Referenzspannung + V_b »o dem nicht umkehrenden Eingangsanschluß 53 zugeüber einen Widerstand A₁₂ dem umkehrenden Ein- führt »vird, die durch die gestrichelte Linie 32 der gangsanschluß52 zugeführt. Der Absolutwert | — V₀\ Fig. 2 gezeigte Form, bei der die Scheitelspannung der negativen Referenzspannung — V„ wird an- des Ausgangssignals 31 gespeichert wird, bis das folfangs etwas niedriger als der Maximalwert der gende negative Impulssignal oder das erste Signal G, differenzierten Wellenform 42 eingestellt, während 15 der Diode D₂ zugeführt wird,
der Absolutwert , + V_b der Referenzspannung + V_b Ein Feldeffekttransistor FET (Sperrschichttyp) ist anfangs etwas kleiner als der Minimalwert der an seiner Source-Elektrode mit dem Operationsverdiffe.enzierten Wellenform 42 eingestellt wird. Da- stärker Λ₂ und an seiner Gate-Elektrode mit dem her wird ein negatives Impulssignal 43, das bei Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers A₁ verder Sp ·wng — V_EF in der Sättigung ist, wie in ao bunden. Die Drain-Elektrode des Feldeffekttransi-Fig. 3 (IV) gezeigt ist, vom Ausgangsanschluß 62 stors FET ist über einen Kondensator C₂ geerdet. Die des Operationsverstärkers/I₆ jedesmal übertragen, Drain-Elektrode ist mit der Source-Elektrode elekwenn die positive Spitze der differenzierten Wellen- trisch leitend verbunden, wenn das positive Impulsform 42 durch die differenzierende Schaltung 60 er- signal oder das zweite Signal G₂ der Gate-Elektrode zeugt wird. Andererseits wird ein positives Impuls- 25 zugeführt wird. Ein Operationsverstärker A₃, der als signal 44, das bei der Spannung -f V_iX in der Sätti- PufFerverstärker betrieben wird, ist an seinem nicht gur.g ist, wie in Fig. 3 (V) gezeigt ist, von dem Ope- umkehrenden Eingangsanschluß 55 über einen Wirationsverstärker A₁ jedesmal dann abgegeben, wenn derstand A₄ mit dem Kondensator C₂ und der Draindie negative Spitze der differenzierten Wellenform 42 Elektrode verbunden.

durch die differenzierende Schaltung 60 erzeugt wird. 30 Wie oben erwähnt wurde, wird die Momentan-Die negativen und positiven Impulssignale 43 und 44 spannung.die von der Scheitelspannung entsprechend »... den der Scheitclwerthalteschaltung 34 als erstes dem zweiten Signal G₂ abgenommen wird, von der Signal G₁ bzw. der Momentanwcrthalteschaltung 35 Scheitelwerthalteschaltung 34 über den Transistor als zweites Signal G₀ zugeführt. FET zu der Momentanwerthalteschaltung 35 geführt. Der Ausgangsanschluß 61 des Operationsverstär- 35 um durch den KondensatorC₂ gespeichert zu werden, kers >4_t ist ohne einen Widerstand direkt mit dem bis der Kondensator C₂ durch die folgende Momenumkehrenden Eingangsanschluß 46 verbunden, so tanspannung entsprechend der Zuführung des folgendaß das Eingangssignal, das dem nicht umkehrenden den zweiten Signals G₂ zu der Gate-Elektrode auf-Eingangsanschluß 45 zugeführt wird, zu einer Diode geladen wird. Auf diese Weise erscheint ein stufen-D₁ übertragen werden kann, ohne daß es durch den 40 förmiges Ausgangssignal an dem Ausgangsanschluß Verstärker/I₁ verstärkt wird. Wie bekannt ist, haben 63 des Operationsverstärkers A₃, wie es durch die Operationsverstärker eine sehr hohe Eingangsimpe- durchgezogene Linie 33 in Fig. 2 gezeigt ist. Die danz und eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz, so stufenförmige Wellenform 33 zeigt nur die Änderundaß sie als Pufferverstärker verwendbar sind, um eine gen der Momentanspannung entsprechend dem gro-Störung zwischen Ausgang und Eingang zu verhin- 45 ßen Durchmesser des elliptischen Werkstücks 10.
dem. Die Diode D, ist mit dem Operationsverstärker Die durch die stufenförmige Wellenform 33 ge- A_x so verbunden, daß sie die Scheitelspannung des zeigte Momentanspannung wird einer üblichen Ausgangssignals mit einem Kondensator C₁ zusam- Schmitt-Trigger-Schaltung 28 zugeführt, um mit einer menwirkend speichert, der mit der Diode D₁ verbun- Spannung verglichen zu werden, die entsprechend den und zwischen dieser und Erde geschaltet ist Ein 50 einem gewünschten großen Durchmesser vorgewählt Operationsverstärker A_z, der als Pufferverstärker ist Wenn die Momentanspannung die vorgewählte wirkt, ist an die Diode D₁ und den Kondensator C₁ Spannung in der Schmitt-Trigger-Schaltung 28 erüber einen Widerstand R₂ angeschlossen. Der Kon- reicht, wird ein Maßsignal erzeugt und einer Relaisdensator C₁ wird durch die Signalspannung aufge- schaltung 29 zugeführt, um die Vorschubantriebseinladen, die von dem Operationsverstärker A₁ übertra- 55 heit 14 zu steuern, welches als Befehl für das Zurückgen wird. Die durch den Kondensator C₁ gespeicherte ziehen des Schleifscheibenscrilittens 13 dient, so daß Scheitelspannung wird dem nicht umkehrenden Ein- der Schleifvorgang des elliptischen Werkstücks 10 gangsanschluß 53 des Operationsverstärkers A₁ über beendet ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. einen Schalter und ein Betätigungsglied oder einen

   Patentanspruch: Nocken, die in Übereinstimmung mit der Drehung

   des Werkstücks betätigbar sind, so daß der Schalter

   Meßeinrichtung zum Messen des maximalen betätigt wird, wenn die Meßfühler das Werkstück an Durchmessers eines rotierenden Werkstücks mit 5 den Stellen des großen Durchmessers berühren. Die nicht kreisförmigem. Querschnitt, vorzugsweise dem großen Durehmesser entsprechende Scheitelelliptischem Querschnitt während der Bearbei- spannung wird von dem Ausgangssigna.¹ abgenomtung, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines men, wenn ein Synchronsignal durch den Schalter dem jeweiligen Durchmesser des rotierenden erzeugt wird, der mit dem Nocken in Eingriff kommt. Werkstücks entsprechenden Ausgangssignals und io Es ist jedoch schwierig, die Drehphase des Noknut einer Schaltung zum Erzeugen eines Maß- kens genau mit der des Werkstücks in Übereinstimsignals, wenn die Spannung des Ausgangssignals mung zu bringen und weiter die Scheitelspannung, einen dem gewünschten maximalen Durchmesser die sofort verschwindet, im richtigen Zeitpunkt abentsprechenden Spannungswert erreicht, ge- zunehmen.

   kennzeichnet durch eine Signalerzeu- 15 Ziel der Erfindung ist es daher, eine Meßeinrich-

   gungsschaltung (36) zum Erzeugen eines ersten rung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit

   Signals (G₁) und eines zweiten Signals (G₂) jedes- der der gewünschte maximale Durchmesser eines

   mal dann, wenn das Ausgangssignai im Verlauf Werkstücks von nicht kreisförmigem Querschnitt

   seines Zyklus anwächst bzw. abnimmt, durch genau gemessen werden kann, indem die Einrichtung

   eine Scheitelwerthalteschaltung (34) zum Abneh- ao im richtigen Zeitpunkt eine dem maximalen Durch-

   men des ersten Signals (G₁) und Speichern der messer entsprechende Momentanspannung von einem

   dem maximalen Durchmesser entsprechenden Ausgangssignal entsprechend dem sich periodisch

   Scheitelspannung des Ausgangssignals bis zur Zu- ändernden Zyklus des Ausgangssignals abnimmt,

   führung des nächsten ersten Signals (G₁) durch Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine

   eine Momentanwerthalteschaltung (35) zum Ab- as Signalerzeugungsschaltung zum Erzeugen eines ersten

   nehmen des zweiten Signals (G₂) und Speichern Signals und eines zweiten Signals jedesmal dann,

   der dem maximalen Durchmesser entsprechenden wenn das Ausgangssignal im Verlauf seines Zyklus

   momentanen Scheitelspannung bis zur Zuführung anwächst bzw. abnimmt, durch eine Scheitelwert-

   der nächsten momentanen Scheitelspannung des halteschaltung zum Abnehmen des ersten Signals

   zweiten Signals (G,), sowie durch Zuführung der 30 und Speichern der dem maximalen Durchmesser ent-

   Monientanspannung zu einer Vergleichs-Schal- sprechenden Scheitelspannung des Ausgangssignals

   tung (28) zum Vergleich mit einer vorgewählten, bis zur Zuführung des nächsten ersten Signals, durch

   dem gewünschten maximalen Durchmesser ent- eine Momentanwerthalteschaltung zum Abnehmen

   sprechenden Spannung. des zweiten Signals und Speichern der dem maxima-

   35 len Durchmesser entsprechenden momentanen Schei-

   telspannung bis zur Zuführung der nächsten momentanen Scheitelspannung des zweiten Signals, sowie durch Zuführung der Momentanspannung zu einer

   Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zum Vergleichs-Schaltung zum Vergleich mit einer vor-Messen des maximalen Durchmessers eines rotieren- 4° gewählten, dem gewünschten maximalen Durchmesden Werkstücks mit nicht kreisförmigem Querschnitt, ser entsprechenden Spannung,
   vorzugsweise elliptischem Querschnitt während der Mit der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist es Bearbeitung, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen möglich, den maximalen Durchmesser eines Werkeines dem jeweiligen Durchmesser des rotierenden Stücks von nicht kreisförmigem Querschnitt mit hoher Werkstücks entsprechenden Ausgangssignals und mit 45 Präzision zu messen. Dazu sind keine synchron mit einer Schaltung zum Erzeugen eines Maßsignals, der Drehung des Werkstücks betätigten mechanischen wenn die Spannung des Ausgangssignals einem dem Schalter erforderlich, die den Momentanwert des gewünschten maximalen Durchmesser entsprechen- maximalen Durchmessers von ien Meßfühlern abden Spannungswert erreicht. nehmen, sondern die dem Momentanwert des maxi-Eine solche Meßeinrichtung ist aus der USA.- 50 malen Durchmessers entsprechende Scheitelspannung Patentschrift 3 109 265 bekannt. Ein rotierendes wird auf rein elektronischem Wege abgenommen und Werkstück wird hierbei auf eine Endform von kreis- zum Vergleich mit dem Sollwert für diesen Durchförmigem Querschnitt durch einen üblichen Schleif- messer festgehalten. Es ist erfindungsgemäß daher Vorgang geschliffen, wobei der Durchmesser des keine Synchronisierung mehr erforderlich, um den Werkstücks durch eine Meßvorrichtung bestimmt 55 Schalter für das Abnehmen der dem Durchmesser wird, die zwei Meßfühler aufweist, die mit dem entsprechenden Momentanspannung genau in dem Werkstück kontinuierlich an Stellen des Werkstücks Augenblick zu betätigen, wo die Scheitelspannung in Eingriff gehalten weiden, die einander diametral erreicht ist. Da bei der herkömmlichen Meßeinrichgegenüberliegen. tung die Genauigkeit der Messung des Durchmessers Wenn jedoch das Werkstück (z. B. ein Kolben für ^6o von der Genauigkeit dieser Synchronisierung abhängt, eine Brennkraftmaschine) auf eine nicht kreisförmige kann auf diese Weise erfindungsgemäß eine Verbes-Querschnittsform geschliffen wird, wie z.'B. auf eine serung der Meßgenauigkeit erhalten werden. Außer-Ellipse mit einem großen und einem kleinen Durch- dem wird durch die erfindungsgemäße Meßeinrichmesser, erzeugt die übliche Meßvorrichtung ein Aus- tung eine höhere Betriebszuverlässigkeit und längere gangssignal, das eine Wellenform mit zwei Perioden 65 Betriebsdauer erreicht, da mechanisch betätigte pro Umlauf des Werkstücks und eine abnehmende Schalter vermieden werden, die bei der hohen Schalt-Tendenz besitzt. Um den großen Durchmesser zu frequenz einem erheblichem Verschleiß ausgesetzt sind, messen, besitzt die herkömmliche Meßvorrichtung Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines