DE2423692B2 - Meßsteuerungsvorrichtung zum automatischen Nachstellen des Werkzeuges einer spanenden Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßsteuerungsvorrichtung zum automatischen Nachstellen des Werkzeuges einer spanenden Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei der spanenden Bearbeitung einer größeren Zahl gleichartiger Werkstücke, beispielsweise in Transferstraßen oder automatischen Werkzeugmaschinen, ist eine taufende Überwachung der bearbeiteten Werkstükke erforderlich, um rechtzeitig eine Werkzeugnachstellung vorzunehmen, die den unvermeidlich auftretenden Werkzeugschneidenverschleiß ausgleicht

Aus der AT-PS 2 76 794 und der Zeitschrift »Werkstattstechnik und Maschinenbau«, 1958, Heft 2, Seiten 104 bis 109, insbesondere Seite 107,108, sind zu diesem Zwecke Meßsteuerungsvorrichtungen zum automatischen Nachstellen des Wertzeuges einer spanenden Werkzeugmaschine bekannt, die eine Nachstellung des Werkzeuges auslösen, wenn eine vorbestimmte Anzahl Werkstücke nacheinander außerhalb des von den vorgegebenen Grenzwerten festgelegten Toleranzbereichs liegende Maßabweichungen aufweist, d.h. nachdem der Trend der Maßabweichungen festgestellt ist, Damit gelingt es, den Einfluß von sogenannten Ausreißern, die etwa auf einer aus der Reihe fallenden Werkstückhärte oder einer sonstigen Unregelmäßigkeit des zu bearbeitenden Werkstückes beruhen, auszuschalten und damit die Meßsteuerung zu stabilisieren. Andererseits muß aber dabei ein verhältnismäßig breites Mitteltoleranzfeld zugelassen werden. Nur außerhalb dieses Mitteltoleranzfeldes liegende Maßabweichungen werden für die Feststellungen des zur Werkzeugnachstellung führende Trends berücksichtigt Innerhalb des Mitteltoleranzfeldes liegende Maßabweichungen werden dagegen nicht erfaßt Dadurch ist s bedingt, daß diese Meßsteuervorrichtungen insbesondere nur dann einsetzbar sind, wenn nicht allzu hohe Anforderungen an die Werkstückgenauigkeit gestellt werden, wobei ein wirtschaftlicher Einsatz naturgemäß voraussetzt, daß über längere Zeiten eine tjößere

ίο Anzahl gleichartiger Werkstücke bearbeitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßsteuerungsvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die es gestattet, die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke wesentlich zu erhöhen,

!5 ohne auf die Vorteile der sogenannten Trendsteuerung verzichten zu müssen.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßsteuerungsvorrichtung der eingangs genannten Ausbildung erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des

Patentanspruchs 1 gelöst

Bei dieser Meßsteuerungsvorrichtung werden auch kleine Maßabweichungen berücksichtigt und das Werkzeug jeweils so nachgestellt, daß jede dieser Maßabweichungen möglichst vollständig ausgeglichen wird Andererseits werden sehr große Maßabweichungen nur dann berücksichtigt wenn sichergestellt ist, daß kein einzelner Ausreißer vorliegt Damit ergibt sich eine sowohl sehr genaue als auch stabile Meßsteuerung für die Werkzeugnachstellung.

Eine Ausgestaltung im Rahmen der Erfindung ist Gegenstand des Urjieranspruchs.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt Es zeigt
Fig. 1 eine Meßsteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Blockdarstellung zusammen mit einer Meßeinrichtung und einer Bohrmaschine in einer Transfennaschine im Zusammenwirken mit einer Anzahl in der Transfermaschine vorhandener Werkstücke,

Fi g. 2 die Meßsteuerungsvorrichtung nach F i g. 1 in größerem Detail, in einem schematischen Blockschaltbild,

Fig.3 die zur automatischen Werkzeugnachstellung dienende logische Schaltung der Meßsteuerungsvorrichtung nach F i g. 2, in schematischer Blockdarstellung, Fig.4 eine Werkzeugnachstelleinrichtung für die Meßsteuerungsvorrichtung nach den F i g. 1 — 3 in einer bevorzugten Ausführungsform in schematischer Darstellung, teilweise im axialen Schnitt und in einer

so Seitenansicht

Fi g. 5 die Einrichtung nach F i g. 4, geschnitten längs der Linie 5-5 der F i g. 4, in einer Draufsicht und

Γ i g. 6 die Einrichtung nach F i g. 4, geschnitten längs der Linie 6-6 der Fig.4 in eine' s:hematischen

Teildarstellung und in der Draufsicht

In F i g. 1 ist eine Meßsteuerungsvorrichtung zum automatischen Nachstellen des Werkzeuges, d. h. eine Vorrichtung zur Kompensation der Werkzeugabnützung bei einer Bohrmaschine 12 dargestellt Die Meßsteuerungsvorrichtung weist eine Auswerteinrichtung 14 auf, welche mit einer Schneidennachstelleinrichtung 16 und einer Meßeinrichtung 18 in Wirkverbindung steht. Die Meßsteuervorrichtung 10 für die Werkzeugabnützung und die Bohrmaschine 12 sind einer Transfermaschine 20 zugeordnet, in der Werkstücke W durch eine Anzahl von Stationen transportiert werden, von denen drei in F i g. 1 veranschaulicht sind. Die Bohrmaschine 12 weist eine Bohrstange 22 auf, die einen

nachstellbaren Schneidstahl bzw, ein Werkzeug 24 trägt und die derart in Umdrehung versetzt werden kann, daß das Werkzeug 24 eine zylindrische Bohrung 26 in dem Werkstück W erzeugt. Nach der Fertigstellung der Bohrung werden die Werkstücke in eine Zwischenstation überführt, die als Station 2 bezeichnet ist und in der das jeweilige Werkstück während des nächstfolgenden Bohrvorganges stillsteht Vor dem nächsten folgenden Bohrvorgang wird das Werkstück W in die Station 3 überführt, in der die Meßeinrichtung 18 den Durchmesser der Bohrung 26 dadurch mißt, daß ein Meßkopf 28 in die Bohrung 26 eingeführt wird. Die Meßeinrichtung 18 und der Meßkopf 28 können nach dem pneumatischen Meßprinzip arbeiten; sie messen den Unterschied zwischen den tatsächlichen Abmessungen der Bohrung 26 und den Sollabmessungen in der Weise, daß eine Messung der Luftströmung oder des von einer solchen Luftströmung aus dem Meßkopf 28 in die Bohrung 26 herrührenden Rückdruckes erfolgt. Die Meßeinrichtung 18 gibt vorzugsweise ein Analog-Fehler-Signal auf einer Leitung 30 ab. dessen Größe für die Sollwertmaßabweichung der Bohrung 26 des Werkstückes W kennzeichnend ist und das außerdem die Richtung der Abweichung der Abmessungen der Bohrung 26 des Werkstückes W von den Sollwertabmessungen angibt So kann z. B. eine Meß-Ausgangsspannung von 3 Volt anzeigen, daß die Bohrung 26 des Werkstückes W die Sollwertabmessung aufweist, während eine Anzeige von mehr oder weniger als 3 Volt eine Bohrung 26 bedeutet, die größer oder kleiner als die Sollwertabmessung ist Hierbei ist der Betrag, um den die Ausgangsspannung von dem Sollwert abweicht eine Anzeige für den Betrag, um den die Bohrungsabmessungen von den Sollwertabmessungen abweichen. Die Auswerteinrichtung 14 gibt auf einer Leitung 32 ein Steuersignal ab, welches eine Nachstellung des Werkzeuges 24 durch die Schneidennachstelleinrichtung 16 bewirkt; sie empfängt außerdem ein Rückkopplungssignal auf einer Leitung 34, welches die von der Schneidennachstelleinrichtung 16 tatsächlich vorgenommene Schneidennachstellung angibt

In Fig.2 sind die Auswerteinrichtung 14 und der Schneidennachstelleinrichtung 16 im größeren Detail dargestellt, wobei die Schneidennachstelleinrichtung 16 mit einem gestrichelt gezeichneten Kasten umgeben ist. Die Auswerteinrichtung 14 empfängt auf der Leitung 30 das Fehlersignal von der Meßeinrichtung 18, während ihr auf einer Leitung 36 ein Bezugssignal von der Meßeinrichtung 18 zugeführt wird. Beim Schließen eines Schalters 38 wird das analoge Fehlersignal, das auf der Leitung 30 erscheint, an einen als Speicher so wirkenden Kondensator 40 angelegt so daß dieser über einen Widerstand 22 auf einen Spannungswert aufgeladen wird, dessen Größe für den Abmessungsfehler der Bohrung kennzeichend ist wie er von der Meßeinrichtung 18 gemessen wurde. Der Schalter 38 wird in ss Abhängigkeit von der jeweils abgefuhlten Stellung des Meßkopfes in der Bohrung 26 betätigt so daß die Abmessungen der Bohrung jeweils zum richtigen Zeitpunkt bestimmt werden. Die Ladung des Kondensators 40 ist über einen Widerstand 42 mit dem Eingang eines eine hohe Eingangsimpedanz aufweisenden Verstärkers 44 verbunden, so daß auf einer Leitung 46 ein Signal erscheint, das für das in dem Kondensator 40 gespeicherte Fehlersignal kennzeichnend ist.

Eine zur automatischen Werkzeugnachstellung die- (> < nende logische Schaltung 48 empfängt das auf der Leitung 46 erscheinende Fehlersignal und das auf der Leitung 36 auftretende Beiugssignal. Die logische Schaltung 48 spricht auf den Unterschied zwischen dem Fehlersignal auf der Leitung 46 und dem Besugssigrml auf der Leitung 36 an und gibt dementsprechende Steuerbefehle auf Leitungen 50,52, die die Steuerleitung 32 bilden, ab, so daß der radiale Oberstand des Werkzeuges 24 entsprechend vergrößert oder verkleinert wird. Die auf den Leitungen 50, 52 auftretenden Steuerbefehle werden einem Getriebemotor 54 zugeführt, der z.B. bei einer zu kleinen Bohrung im Uhrzeigersinne angetrieben wird, um damit den radialen Überstand des Werkzeuges 24 in Abhängigkeit in einem auf der Leitung 50 auftretenden Signal zu vergrößern; er kann im Gegenuhrzeigersinne angetrieben werden, wenn die Bohrung Obergröße aufweist so daß dann der radiale Oberstand des Werkzeuges 24 in Abhängigkeit von einem auf der Leitung 52 erscheinenden Signal verkleinert wird. Der Getriebemotor 54 ist mit einer Antriebswelle 56 versehen, die mit einem Untersetzungsgetriebe 58 gekuppelt ist welches seinerseits wieder mit einem pneumatischen Spannfutter 60 drehbar gekuppelt ist. Der Beü-ag cifcr Drehbewegung der Getriebemotorabtriebswelie 56 und demgemäß des pneumatischen Spannfutters 60 wird durch ein Drehpotentiometer 62 gemessen, welches über eine Weile 64 mit dem Getriebemotor 54 gekuppelt ist Das Drehpotentiometer 62 gibt auf einer Leitung 66 ein Ausgangssignal ab, welches von der zur automatischen Werkzeugnachstellung dienenden logischen Schaltung 48 empfangen und mit dem auf der Leitung 50 oder 52 vorhandenen Befehlssignal verglichen wird, so daß der Gesamtbetrag der Werkzeugnachstellung genau und exakt überwacht werden kann. Eine Anzeigeeinheit 68 empfängt das für die tatsächliche Werkzeugnachstellung kennzeichende Signal auf der Leitung 66; sie gibt eine sichtbare Anzeige der tatsächlichen Schneidenstellung. Die Schneidennachstelleinrichtung 16 ist außerdem mit einer Oberlauf-Schutzvorrichtung 70 versehen, die über eine Welle 62 mit dem pneumatischen Spannfutter 60 gekuppelt ist und Endschalter 74, 76 enthält welche durch einen Nocken 78 betätigt werden köaien, der auf der Welle drehbar gelagert ist und anzeigt wenn das Werkzeug an den Grenzen des Stellbereiches anlangt Diese Anzeige wird auf einer Leitung 75 einer geeigneten Anzeigeeinrichtung, wie einer Lampe 76, zugeführt. Das Ausg&ngssignal der Überlauf-Schutzvorrichtung 70 wird außerdem über eine Leitung 77 zu einem noch zu beschreibenden Zwecke der logischen Schaltung 48 für die automatische Werkzeugnachstellung zugeführt Die logische Schaltung 48 empfängt außerdem über eine Leitung 78 ein Hand-Nachstellsignül von einer der Handnachstellung dienenden logischen Schaltung 80, die eine Spannungsquelle 82 enthält welche eine negative Spannung an eiiie Leitung 84 und eine positive Spannung an eine Leitung 86 sowie eine nachstellbare Spannung an eine dritte Leitung 88 abgibt wie dies noch erläutert werden wird. Die der Handnachstellung dienende logische Schaltung 80 empfängt von einer Klemme 90 ein Einschaltsignal, das 'ediglich dann zugeführt wird, wenn die Bohrstange und das Werkzeug sich in der richtigen Stellung zur Schneidennachstellung befinden. Das an der Klemme 90 auftretende Einschaltsign?! wird einem der Bewegung im Uhrzeigersinn zugeordneten Druckknopf 92, einem Rückstelldruckknopf 94 und einem der Bewegung im G( flenuhrzeigersinn zugeordneten Druckknopf 96 zugeführt, wobei diese Druckknöpfe das an der Klemme 90 erscheinende Signal jeweils einem analogen Und-Verknüpfungsglied, 98, 100 bzw. 102

zuführen. Die analogen Und-Verknüpfungsglieder 98 bis 102 empfangen die Signale auf den Leitungen 84,88, 86; sie übertragen die Signale auf die Leitung 78, die dann mit der logischen Schaltung 48 für die automatische Werkzeugnachstellung in noch zu beschreibender Weise verbunden ist, wenn der zugeordnete Druckknopf geschlossen ist und ein Einschaltsignal an der Klemme 90 erscheint. Demgemäß tritt die negative Spannung der Spannungsquelle 82 auf der Leitung 78 dann auf, wenn ein Einschaltsignal der Klemme 90 erscheint und der der Bewegung im Uhrzeigersinn zugeordnete Druckknopf 92 geschlossen ist. Ein positives Signal auf der Leitung 86 erscheint auf der Leitung 78 dann, wenn an der Klemme 90 ein Einschaltsignal geliefert und der der Bewegung im Gegenuhrzeigersinn zugeordnete Druckknopf 96 geschlossen ist. Schließlich erscheint ein an der Leitung 88 liegendes eingestelltes Potential auf der Leitung 78 dann, wenn an der Klemme 90 ein Finsrhaltsignal auftritt und der Rückstellknopf 94 geschlossen ist. Die logische Schaltung 48 zur automatischen Werkzeugnachstellung spricht auf die negativen und positiven Spannungen auf den Leitungen 84,86,88 so an, als wenn diese Fehlersignale wären, so daß das pneumatische Spannfutter 60 in entsprechender Weise im Uhrzeigeroder Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Der Rückstelldruckknopf wird dazu benutzt, das Werkzeug in eine vorbestimmte Stellung zu überführen, die durch entsprechende Einstellung des an der Leitung 88 liegenden einstellbaren Potentials eingestellt werden kann und die vorzugsweise die Ausgangsstellung nach dem Einsetzen eines neuen Werkzeuges ist.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß sowohl eine automatische Nachstellung des Werkzeuges 24 durch die Schneidennachstelleinrichtung 16 wie auch eine Handnachstellung durch die Druckknöpfe 92, 94, 96 vorgesehen sind. Außerdem werden diese Nachstellungen wegen der von dem Schalter 38 und der Einschaltspannung an der Klemme 90 bedingten Verriegelungen nur dann vorgenommen, wenn das Werkzeug in der richtigen Stellung für das Nachstellen steht

In Fig.3 ist ein Blockschaltbild der logischen Schaltung 48 zur automatischen Werkzeugnachstellung veranschaulicht Das auf der Leitung 46 auftretende und für die Abweichung der Bohrungsabmessung vom Sollwert kennzeichnende Signal wird einer oberen Grenzvergleichseinheit 104 und einer unteren Grenzvergleichseinheit 106 zugeführt Die obere Grenzvergleichseinheit 104 empfängt außerdem eine obere Bezugsspannung, z. B. 3,5 V, von einem oberen Bezugsspannungsgenerator 108 sowie eine untere Bezugsspannung, beispielsweise 1$ V, von einem unteren Bezugsspannungsgenerator 110. Die obere Grenzvergleichseinheit 104 gibt auf einer Leitung 112 ein Ausgangssignal ab, wenn das auf der Leitung 46 auftretende Signal die obere Bezugsspannung übersteigt, womit angezeigt wird, daß eine abnorm große Bohrung gemessen worden ist Umgekehrt liefert die untere Grenzvergleichseinheit 106 ein Signal auf einer Leitung 114, welches anzeigt, daß eine abnorm kleine Bohrung gemessen worden ist Wenn auf der Leitung 112 ein Signal erscheint, das anzeigt, daß der obere Grenzwert überschritten worden ist und wenn dieses Signal einem Und-Verknüpfungsglied 116 gleichzeitig mit einem auf einer Leitung 118 erscheinenden Signal zugeführt wird, welches anzeigt, daß das Werkzeug 24 in der richtigen SteOung zum Nachstellen steht d. h. daß die Bohrstange in der zurückgezogenen Stellung sich befindet und das Werkzeugnachstellelement auf das pneumatische Werkzeugnachstellspannfutter 60 ausgerichtet ist, wird auf einer Leitung 120 ein Signal einem oberen Grenzzähler 122 zugeführt, der seinerseits in seinem Zählrcgister bis auf 1 zählt. Werden dem Grenzzähler 122 drei aufeinanderfolgende Signale zugeführt, die anzeigen, daß der obere Grenzwert bei drei aufeinanderfolgenden Bohrungsmessungen überschritten worden ist, gibt der Grenzzähler 122 auf einer Leitung 124 ein für diesen Umstand kennzeichnendes Ausgangssignal ab. In ähnlicher Weise liefert ein Und-Verknüpfungsglied 128, wenn auf der Leitung 114 ein Ausgangssignal vorhanden ist, beim Auftreten eines die

i') richtige Stellung zur Nachstellung angebenden Signales auf der Leitung 118 ein Signal zu dem unteren Grenzzähler 130, das dort in das Register des Zählers eingezählt wird. Sowie der untere Grenzzähler 130 drei aufeinanderfolgende von dem Und-Verknüpfungsglied

;o 128 auf der Leitung 130 gelieferte Signale gezählt hat, gibt der untere Grenzzähler 130 auf einer Leitung 134 ein für diesen Umstand kennzeichnendes Ausgangssignal ab. Die auf der Leitung 124 erscheinende Ausgangsgröße des oberen Grenzzählers 122 gelangt zu einem Und-Verknüpfungsglied 136, das außerdem auf der Leitung 118 ein die richtige Stellung des Nachstellen^ anzeigendes Signal empfängt. Das Und-Verknüpfungsglied 136 gibt auf einer Leitung 140 ein Ausgangssignal ab, wenn auf den Leitungen 124, 118 beide Signale vorhanden sind; dieses Ausgangssignal wird einem Eingang eines Und-Verknüpfungsgliedes 142 zugeführt. Das Und-Verknüpfungsglied 142 empfängt außerdem auf einer Leitung 144 ein Signal, das von dem auf der Leitung 77 erscheinenden Signal abgeleitet

)5 ist und das insbesondere gegenüber dem Signal auf der Leitung 77 invertiert ist, so daß das Auftreten dieses Signals anzeigt, daß die Schneidennachstellung noch nicht an einem der Grenzwerte angelangt ist wie dies durch die offenen Endschalter 72, 74 auch angezeigt wird. Bei einem gleichzeitigen Auftreten der Signale auf den Leitungen 140,144 gibt das Und-Verknüpfungsglied 142 auf einer Leitung 146 ein Ausgangssignal ab, das von einem weiteren Und-Verknüpfungsglied 148 empfangen wird. Das Und-Verknüpfungsglied 148 empfängt außerdem auf einer Leitung 150 ein Signal, wenn über die der Handnachstellung dienende logische Schaltung 80 keine Handnachstellung vorgenommen worden ist; es gibt auf seiner Ausgangsleitung 152 ein Ausgangssignal ab, wenn auf der Leitung 146 und der Leitung 150 Signale

so gemeinsam auftreten.

Der untere Grenzzähler 130 liefert sein Ausga'-gssignal einem Und-Verknüpfungsglied 154 zu, das ein die richtige Stellung zur Schneidennachstellung anzeigendes Signal in der bereits beschriebenen Weise auf der Leitung 118 erhält, so daß es auf einer Ausgangsleitung 158 ein Ausgangssignal abgibt, wenn ein Ausgangssignal des unteren Grenzzählers 130 und auf der Leitung 118 ein die Stellung zur Schneidennachstellung angebendes Signal gleichzeitig auftreten. Das auf der Ausgangsleitung 158 erscheinende Signal wird einem Und-Verknüpfungsglied 160 zugeleitet, das außerdem.auf der Leitung 144 ein Nicht-Rückgestellt-Signal empfängt und auf einer Leitung 162 ein Ausgangssigna] abgibt wenn sowohl ein Signal auf der Leitung 144 als auch ein Signal auf der Leitung 158 vorhanden sind. Das auf der Leitung 162 auftretende Signa! wird einem Und-Verknüpfungsglied 164 zugeleitet, das auf der Leitung 150 außerdem ein Signal empfängt, das angibt daß durch die der

Handnachstellung dienende logische Schaltung 80 keine Handnachstellung vorgenommen worden ist; das Und-Verknüpfungsglied 164 gibt auf einer Leitung 166 ein Ausgangssigrul ab, wenn ein gleichzeitiges Auftreten von Signalen auf der Leitung 162 und der Leitung ■> 150 stattfindet.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß auf den Leitu-v.,en 152,166 auftretende Signale anzeigen:

1. daß drei aufeinanderfolgende Bohrungen gemessen worden sind, die entweder größer als der obere Bezugsgrenzwert oder kleiner als der untere Bezugsgrenzwert sind,

2. daß das Werkzeug in der zum Nachstellen richtigen Stellung steht,

3. daß das Werkzeug sich innerhalb seines Nachstellbereiches befindet und

4. daß die der Handnachstellung dienende logische

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Wie im weiteren noch erläutert werden wird, sind die auf den Leitungen 152, 166 auftretenden Signale Steuersignale, welche die Schneidennachstellung um den für die Korrektur der Abweichung zwischen dem gemessenen Bohrungsdurchmesser bei der letzten 2s gemessenen Bohrung 26 und dem Sollwert richtigen Betrag gestatten.

Die auf den Leitungen 112, 114 erscheinenden Signale, die angeben, daß der obere bzw. der untere Grenzwert überschritten wurde, werden einem NAND- jo Verknüpfungsglied 168 zugeführt, das auf einer Leitung 170 ein Signal abgibt, wenn weder der obere noch der untere Grenzwert von einem auf der Leitung 46 auftretenden Signal überschritten wird, welches für die Abweichung der zuletzt gemessenen Bohrung kennzeichnend ist. Das auf der Leitung 170 erscheinende Signal wird von einem NAND-Verknüpfungsgiied 172 empfangen, das außerdem auf der Leitung 118 in der bereits beschriebenen Weise ein die richtige Stellung zur Schneidennachstellung kennzeichnendes Signal empfängt und das auf der Leitung 174 dann ein Signal abgibt, wenn die auf den Leitungen 170, 118 erscheinenden Signale gleichzeitig auftreten. Das auf der Leitung 174 erscheinende Ausgangssignal wird von einem Und-Verknüpfungsglied 176 empfangen, das außerdem auf einer Leitung 144 ein Signal zugeführt erhält, das angibt, daß die Grenzen des Nachstellbereiches des Werkzeuges noch nicht überschritten worden sind; das Und-Verknüpfungsglied 176 gibt auf der Leitung 178 ein. Ausgangssignal ab, wenn auf den so Leitungen 174, 144 gleichzeitig Signale auftreten. Das auf der Leitung 178 erscheinende Signal wird einem Und-Verknüpfungsglied 180 zugeführt, das außerdem auf der Leitung 150 ein Signal erhält, welches angibt, daß das Werkzeug nicht durch die der Handnachstellung dienende logische Schaltung 80 von Hand nachgestellt wird; das Und-Verknüpfungsglied 180 gibt auf einer Leitung: 182 ein Ausgangssignal ab, wenn auf den Leitungen 17B, 150 gleichzeitig Signale auftreten.

Im nachfolgenden wird noch beschrieben, daß ein auf der Leitung 182 auftretendes Signal ein Steuersignal ist, welches eine Nachstellung des Werkzeuges 24 nach jeder Vermessung einer Bohrung 26 gestattet, wenn die Bohrungsmessuni» innerhalb des oberen und unteren Grenzwertes liegt, wie er durch die Bezugsspannungen aus den SpannungsqueUen 108 bzw. 110 jeweils gegeben ist

Es sei nun angenommen, daß das zuletzt vermessene

Werkstück eine Bohrung aufwies, die innerhalb der entsprechenden Grenzwerte lag, wie sie von der oberen bzw. der unteren Bezugsspannung gegeben sind. Das Steuersignal auf der Leitung 182 wird dann einem dem Antrieb im Uhrzeigersinn zugeordneten Und-Verknüpfungsglied 184 und einem dem Antrieb im Gegenuhrzeigersinn zugeordneten Verknüpfungsglied 186 zugeleitet. Das auf der Leitung 46 erscheinende und für die Bohrungsabweichung des Werkstückes kennzeichnende Signal wird über eine Leitung 190 einem Servo-Verstärker 188 zugeführt. Der Servo-Verstärker 188 erhält außerdem über eine Leitung 192 ein Signal von einem mit dem Bezugssignal 36 gespeisten Abweichungsdetektor 194 das zunächst auf einem 3 V-Pegel steht, d. h. auf dem Signalpegel, welcher die gewünschte Werkstückabmessung wiedergibt. Der Servo-Verstärker 188 vergleicht die auf den Leitungen 190, 192 ankommenden Signale und gibt auf einer Leitung 195 ein Ausgangssinai ab. wenn das auf der Leitung 190 auftretende Signal anzeigt, daß die zuletzt vermessene Bohrung Untergröße aufweist; andererseits gibt er auf der Leitung 196 ein Ausgangssignal dann ab, wenn das auf der Leitung 190 auftretende Signal anzeigt, daß die zuletzt vermessene Bohrung Übergröße hatte.

Unter der Annahme, daß die zuletzt vermessene Bohrung 26 Untergröße aufweist, ergeben die Koinzidenz eines auf der Leitung 195 und eines auf der Leitung 182 auftretenden Signalcs an dem Und-Verknüpfungsglied 184 ein Ausgangssignal auf der Leitung 198, das einem der Bewegung im Uhrzeigersinn zugeordneten Treiber 200 zugeleitet wird, der seinerseits auf der Leitung 50 ein Ausgangssignal abgibt, derart, daß der Getriebemotor 54 im Uhrzeigersinn in Umdrehung versetzt wird und den radialen Schneidenüberstand an der Bohrstange vergrößert, so daß die Bohrungsabmessung des nächsten zu bearbeitenden Werkstückteils voraussichtlich um einen solchen Betrag vergrößert wird, daß der Werkstückteil auf die gewünschte Abmessung kommt. Das Werkzeug wird mit anderen Worten in einem einzigen Schritt in Abhängigkeit von dem Fehler nachgestellt.

Sollte der Werkstückteil Übergröße aufgewiesen haben, so hätte der Servo-Verstärker 188 auf der Leitung 196 ein Ausgangssignal abgegeben, was bedeutet, daß das Und-Verknüpfungsglied 186 gleichzeitig auf den Leitungen 182, 196 Signale empfangen und auf einer Leitung 202 ein Ausgangssignal abgegeben hätte, das von einem der Bewegung im Gegenuhrzeigersinn zugeordneten Treiber 204 empfangen worden wäre, der seinerseits auf der Leitung 52 dem Getriebemotor 54 ein Signal zugeführt hätte, unter dessen Einfluß der Getriebemotor im Gegenuhrzeigersinn angetrieben worden wäre, um damit den radialen Überstand der Werkzeugschneiden der Bohrstange 22 zu verkleinern, so daß der nächste zu bearbeitende Werkstückteil eine kleinere Bohrungsabmessung aufweisen würde.

Wenn das Werkzeug 24 durch eine entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Drehbewegung des Getriebemotors 54 nachgestellt wird, gibt das Drehpotentiometer 62 fiber die Leitung 66 ein Rückkopplungssignal ab, das von dem Abweichungsdetektor 194 empfangen wird. Der Abweichungsdetektor 194 stellt die Veränderung in der Größe der Potentiometerspannung fest und gibt auf der Leitung 192 ein für diese Veränderung kennzeichnendes Signal ab. Mit der Veränderung der Werkzeugeinstellung nähert sich das Signal auf der Leitung 192 dem

Steuersignal auf der Leitung 190 an. Sowie der Servo-Verstärker 188 feststellt, daß die auf den Leitungen 190, 192 auftretenden Signale identisch sind, ist das Ausgangssignal entweder auf der Leitung 19S oder der Leitung 196, das für die Veränderung verantwortlich war, beendet Der Abweichungsdetektor

194 spricht auf die auf der Leitung 36 zugeführte Bezugsspannung derart, an, daß nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach der ein Ausgangssignal auf der Leitung 66 erzeugenden Bewegung des Drehpotentiometers 62 die Ausgangsspannung des Abweichungsdetektors 194 auf der Leitung 192 auf 3 V zurückgestellt wird, womit die Ausgangsbedingungen für die nächste Werkzeugnachstellung wieder hergestellt sind.

Wird eine Bohrung 66 vermessen, die außerhalb des oberen oder unteren Grenzwertes liegt, so wird das Signal auf der Leitung 182 nicht in der vorstehend erläuterten Weise abgegeben. Sowie drei Bohrungen vermessen worden sind, die entweder oberhalb oder unterhalb eines der Grenzwerte liegen, wird wie bereits erläutert, auf der Leitung 152 oder der Leitung 166 ein Signal abgegeben, das dem entsprechenden Und-Verknüpfungsglied 206 oder 208 zugeleitet wird. Wird das der Bewegung im Uhrzeigersinn zugeordnete Ausgangssignal des Servo-Verstärkers 188 auf der Leitung

195 an dem Und-Verknüpfungsglied 206 gleichzeitig mit dem auf der Leitung 152 auftretenden Signal empfangen, so gibt das Und-Verknüpfungsglied 206 auf der Leitung 210 ein Signal an den der Bewegung im Uhrzeigersinn zugeordneten Treiber 200 ab, der seinerseits auf der Leitung 50 ein Ausgangssignal erzeugt, welches in der bereits beschriebenen Weise eine Werkzeugnachstellung im Uhrzeigersinn bewirkt. Werden ein der Bewegung im Gegenuhrzeigersinn zugeordnetes Ausgangssignal des Servo-Verstärkers 188 auf der Leitung 196 und ein auf der Leitung 166 vorhandenes Signal gleichzeitig bei dem Und-Verknüpfungsglied 208 empfangen, so gibt dieses auf der Leitung 212 ein Ausgangssignal an den der Bewegung im Gegenuhrzeigersinn zugeordneten Treiber 204 ab, welcher seinerseits ein Ausgangssignal auf der Leitung 52 erzeugt, so daß eine Werkzeugnachstellung im Gegenuhrzeigersinn in der erläuterten Weise erfolgt.

Der obere und der untere Grenzwert der Bohrung 26 des Werkstückes W, wie er durch den oberen bzw. den unteren Grenzbezugsgenerator 108 bzw. 110 vorgegeben ist, sind so gewählt, daß sie ausreichend innerhalb der oberen und unteren für das Werkstück Wzulässigen Toleranzgrenze liegen.

Falls erwünscht, können obere Toleranzvergleicher und untere Toleranzvergleicher mit zugeordneten oberen und unteren Toleranzbezugsgeneratoren ähnlich den Einheiten 104,106,108,110 vorgesehen wer len, die das Ausgangssignal auf der Leitung 46 empfangen und feststellen, wenn die Bohrung 26 eines Werkstückes W außerhalb der Toleranzgrenzen liegt Die Steuereinheit kann hierbei bei der Feststellung eines außerhalb der Toleranzgrenzen liegenden Werkstückes die Bohrmaschine 12 stillsetzen.

Die bevorzugte Ausführungsform des Schneidennachstellmechanismus 16 ist insbesondere aus den F i g. 4 bis 6 zu ersehen, in denen die Schneidennachstelleinrichtung in größeren Details dargestellt ist Die Schneidennachstelleinrichtung 16 weist eine mittige, drehbar gelagerte Welle 214 mit WeUenteilen 216,218, 220, 222 unterschiedlicher Durchmesser auf; d\t Welle 214 kann auch aus mehreren miteinander verbundenen koaxialen Stücken zusammengefügt sein. Der zuletzt erwähnte Welle^teM 222 ist vorzugsweise einer dieser zusammengesetzten Stücke; er trägt Spannzangenfinger 224, die geringfügig nach außen ragen, wobei Axialschlitze vorgesehen sind, die eine radial nach innen gerichtete Zusammendrückung der Spannzangenfinger 224 gestatten. Koaxial zu dem Wellenteil 222 ist eine axial relativ dazu verschieblich gelagerte Spannbuchse 226 angeordnet, die es gestattet, die Spannzangenfinger

ίο 224 durch ihre nach unten gerichtete Bewegung bezüglich des Wellenteiles 222 zusammenzudrücken. Die Spannbuchse 226 weist einen radial nach außen ragenden Flansch 228 auf, der mit einer radial außenliegenden, zylindrischen Wand 230 und einer radial innenliegenden, zylindrischen Wand 232 — jeweils über einen Dichtring 234 bzw. 236 abgedichtet — zusammenwirkt. Der Flansch 228 teilt eine von den Wänden 230, 232 begrenzte Kammer in zwei einander gegenüberliegende Kammerteile, die zu vorbestimmten Zeitpunkten über Kanäle 238, 240 mit Hochdruckpreßluft beaufschlagbar sind. Wenn der Kanal 240 druckentlastet ist und der Druck in dem Kanal 238 ansteigt, werden der Flansch 228 und die daran befestigte Spannbuchse 226 mit Kraft nach unten gedrückt, womit die Spannzangenfinger des Wellenteiles 222 radial nach innen zu vorgespannt werden. Wird andererseits der Kanal 238 druckentlastet während der Druck sich in dem Kanal 240 vergrößert, so wird die Spannbuchse 226 bezüglich des Wellenteils 222 mit Kraft nach oben bewegt, womit sich die Spannzangenfinger 224 wieder radial nach außen bewegen können.

Die ganze aus der Welle 214 und der Spannbuchse 226 bestehende Anordnung ist in Lagern 242, 244 drehbar gelagert. Wie insbesondere aas F i g. 5 ersichtlieh, wird die Welle 214 über das Untersetzungsgetriebe 58 angelrieben, welches ein auf der Welle 214 sitzendes Schneckenrad 246 enthält, das mit einer auf einer Querwelle 250 befestigten Schnecke 248 in Eingriff steht. Die Querwelle 250 wird von dem Getriebemotor 54 über eine geeignete dazwischen liegende Kupplung angetrieben. Das Rückkopplungs-Drehpotentiometer 62 wird ebenfalls von der Welle 250 aus über eine passende Kupplung angetrieben, so daß es die tatsächliche Drehbewegung der Welle 214 anzeigt.

Wie insbesondere aus den F i g. 4 und 6 zu ersehen, trägt der Wellenteil 216 einen sich mitdrehenden Nocken 78, der mit den bereits erwähnten Endschaltern 72, 74 zusammenwirkt. Die Endschalter 72, 74 weisen Betätigungsstößel 252, 254 auf, die niedergedrückt werden, wenn der Nocken 78 auf eine der Druckplatten 256, 258 zur Einwirkung kommt Die Endschalter sind derart angeordnet daß eine Verdrehung des Nockens 78 um etwa 32,4° aus der Mittellage eine öffnung des jeweils in Eingriff stehenden Endschalter 72 oder 74 bewirkt Die Endschalter 72, 74 ergeben mit dem mit ihnen zusammenwirkenden Nocken 78 eine fehlerfreie Funktion, durch die sichergestellt ist, daß die Grenzwerte der Schneidennachstellung nicht überschritten und keine Werkstücke dadurch verdorben werden. Es versteht sich, daß dies auch dadurch erreicht werden kann, daß die Drehbewegung des Drehpotentiometers 62 an der Anzeigeeinheit 68 überwacht wird.

Die Spannzangenfinger 24 des Wellenteiles 222 sind derart ausgebildet, daß sie eine zylindrische Fläche 258 einer Schneidennachstelleinrichtung 260 der Bohrstange 22 und des Werkzeuges 24 ergreifen können. Das Werkzeug 24 ist derart ausgebildet daß es durch eine im Uhrzeiger- oder im Gegenuhrzeigersinn erfolgende

Verdrehung der zylindrischen Fläche 258 über einen Gewindeeingriff zwischen einem Werkzeughalter 262 und einem an der Bohrstange 22 gelagerten Gewindeelement radial vor- oder zurückgestellt wird. Um das Ergreifen der zylindrischen Fläche 258 durch die Spannzangenfinger des Wellenteiles 222 zum richtigen Zeitpunkt zu gewährleisten, ist ein nicht dargestellter Druckluftregler vorgesehen, der den Kanälen 238, 240 zugeordnet und mit den auf den Leitungen 50, 52 zugeführten Steuerbefehlen des Getriebemotors 54

synchronisiert ist. So kann z. B. das Ergreifen der zylindrischen Fläche 258 zum richtigen Zeitpunkt dadurch hergestellt werden, daß bei der Erzeugung eines die richtige Stellung zur Schneidennachstellung angebenden Signales auf der Leitung 118 der Kannl 238 mit Druckluft beaufschlagt wird, während am Ende des auf der Leitung 118 auftretenden, die richtige Stellung zur Schneidennachstellung angebenden Signales eine Druckluftbeaufschlagung des Kanales 240 geschieht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Meßsteuerungsvorrichtung zum automatischen Nachstellen des Werkzeuges einer spanenden Werkzeugmaschine mit einer Meßeinrichtung, die jeweils nach der Bearbeitung eines Werkstücks dessen Maßabweichung von einer vorgegebenen Sollabmessung ermittelt und die als Ausgangssignal ein entsprechendes Fehlersignal an eine Auswerteinrichtung abgibt, durch die das Fehlersignal speicherbar und mit vorgegebenen oberen und unteren Grenzwerten vergleichbar ist und durch die eine Werkzeugnachstellung auslösbar ist, wenn eine vorbestimmte Anzahl Werkstücke nacheinander außerhalb des von den vorgegebenen Grenzwerten festgelegten Toleranzbereichs liegende Maßabweichungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung (14) eine logische Schaltung (48) enthält, durch die innerhalb des Toleranzbergichs liegende Maßabweichungen voa den außerhalb des Toleranzbereichs liegenden Maßabweichungen unterscheidbar sind und durch die bei jeder innerhalb des Toleranzbereichs liegenden Maßabweichung eine der Größe und Richtung dieser Maßabweichung entsprechende Nachstellung des Werkzeugs (24) auslösbar ist

2. Meßsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung (14) logische Vergleichsglieder enthält, durch die jenseits maximal zulässiger Toleranzgrenzen liegende MaUabweichungen feststellbar sind und durch die bei Vorliegen einer solchen Maßabweichung die Werkzeugmaschine (12) stillsetzbar ist