CH440733A - Messteuerung in Verbindung mit einer Kopiersteuerung an einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

      Messteuerung    in Verbindung mit einer Kopiersteuerung an     einer    Werkzeugmaschine    Das Hauptpatent betrifft eine     Messteuerung    in Ver  bindung mit einer Kopiersteuerung an einer Werkzeug  maschine, bei der zur Kompensation von Temperatur  einflüssen und/oder Werkzeugverschleiss in der Kette  zwischen Werkzeug und Werkstück ein Dehnstab ein  gesetzt ist, dessen Längenänderungen durch Werk  stückmessung selbsttätig gesteuert sind, wobei der  Dehnstab im Steuerteil der Kopiersteuerung angeord  net ist.  



  Die zur Erzeugung der notwendigen Korrekturver  stellungen jeweils erforderlichen Längenänderungen  des Dehnstabes können bei derartigen Vorrichtungen  durch induktive     Erwärmung    desselben mit HF-Energie  erfolgen. Der Dehnstab ist dann zu diesem Zwecke mit  einer induktiven Heizspule versehen, welche nach  Massgabe der vorzunehmenden Korrekturen durch ein  Steuergerät gespiesen wird.  



  Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine  weitere Ausbildung dieser Messteuerung.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese  Messteuerung in ihrer Funktion zu verbessern und in  der Ausbildung zu vereinfachen, wobei die Herstel  lungskosten gesenkt werden.  



  Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe  dadurch gelöst, dass Mittel zur Erzeugung von Tempe  raturänderungen vorgesehen sind, welche auf thermo  elektrischem Wege unter Ausnutzung des     Peltier-Effek-          tes    Längenänderungen eines Verstellelementes bewir  ken.  



  Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschrei  bung einiger bevorzugter rein beispielsweiser Ausfüh  rungsvarianten in Verbindung mit dem     Mess-Steuersy-          stem    einer Kopier-Drehmaschine näher erläutert.  



  Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der  Erfindung in vereinfachter Darstellung, und zwar:  Fig.1 ein als Tasthebel verwendetes Verstellele  ment, welches formgemäss als rahmenförmiger Körper  ausgebildet ist,  Fig. 2 einen Schnitt durch das in der Fig. 1 gezeigte  Verstellelement gemäss der Linie II-II,    Fig. 3 ein ähnliches Verstellelement mit zwei ther  misch in Serie geschalteten Batterien von     Peltier-Ele-          menten,     Fig. 4 ein in einen Tasthebel eingebautes Verstell  element, welches als flacher Dehnstab ausgebildet ist,  Fig. 5 einen Schnitt durch ein in der Fig.

   4 gezeig  tes Verstellelement gemäss der Linie V-V,  Fig.6 einen Längsschnitt durch ein Verstellele  ment, das in einen Tasthebel eingebaut und mit einem  Mantel aus thermo-elektrischen Peltier-Elementen ver  sehen ist,  Fig.7 einen Schnitt gemäss der Linie VI-VI in  Fig.6 durch ein Verstellelement, bzw. durch einen  Mantel aus ringförmigen Halbleiter-Elementen, und  Fig. 8 einen Schnitt durch ein Verstellelement der  Fig. 6 bzw. durch einen Mantel aus segmentförmigen,  zu einzelnen Stäben zusammengebauten Halbleiterbat  terien.  



  Der Aufbau und die Funktion des Erfindungsge  genstandes sind gemäss den Fig. 1-8 folgendermassen:  Das in der Fig. 1 und 2 gezeigte Verstellelement ist  als rahmenförmiger Körper und in diesem Beispiel, wie  beim Hauptpatent, als Tasthebel für die Kopiervorrich  tung einer Werkzeugmaschine ausgebildet. Es besteht  aus zwei Längsstegen 137 und 142, aus zwei Querste  gen 138 und 144 und aus einem für die Lagerung des  Tasthebels notwendigen Quersteg 143. Der Quersteg  144 dient zugleich als Träger für einen Taster 101.  Der Quersteg 143 ist drehbar auf einem Drehzapfen  106 gelagert, der mit einem in dem Hauptpatent dar  gestellten Tastkopf 37 fest verbunden ist.

   Zur Betäti  gung der im Hauptpatent dargestellten hydraulischen  Kopiersteuerung ist der Tasthebel an dem dem Taster  gegenüberliegenden Ende am Quersteg 138     mit    einem  Steuerfortsatz 108a versehen, der in einer am Ende  einer Steuerschieberstange 110 sitzenden     Schieberstan-          genkopf    109 eingreift und in diesem beispielsweise zwi  schen Kugeln 111a und 111b gelagert sein kann. Um  eine möglichst spielfreie Bewegungsübertragung zu  gewährleisten, sind am     Schieberstangenkopf    109 eine      die Kugel 111b belastende     Druckfeder    112 und eine  Stellschraube 134 zur Einstellung des gewünschten       Federdruckes    vorgesehen.  



  Zwischen den beiden Längsstegen 137 und 142 ist  eine durch den Quersteg 143 geteilte Batterie von     Pel-          tier-Elementen    eingefügt. Sie besteht aus einer gezeig  ten Anzahl von p- bzw. n-Halbleiterelementen 141 und  140, welche untereinander abwechselnd durch Kon  taktplatten 136 verbunden sind. Elektrische Isolierun  gen 139 umgeben die leitenden Teile und vereinigen  sie in bekannter Weise zu einer blockartigen Einheit.  üblicherweise werden je zwei aufeinanderfolgende       Halbleiterschenkel    mit den zugehörigen Kontaktplatten  als Peltier-Element und eine Mehrzahl elektrisch hinter  einander geschaltete Elemente als     Batterie    bezeichnet.

    Die derart ausgebildete Batterie ist durch elektrische  Leitungen 128a und 128b mit einer nicht dargestellten  Steueranlage verbunden, durch welche der     Peltier-Bat-          terie    wahlweise in der einen oder anderen Richtung  Gleichstrom zugeführt wird.  



  Auf     Grund    der an sich bekannten Wirkungsweise  der Peltier-Elemente - oder ganzer Batterien - ermög  licht die beschriebene Anordnung je nach Grösse und  Richtung des durch die Peltier-Elemente hindurchge  schickten Stromes, den Längssteg 137 zu kühlen und  den Längssteg 142 zu erwärmen, oder eine umgekehrte       Wärmeübertragung    zu bewirken. Bei Erwärmung des  Längssteges 142 deformiert sich der rahmenförmige  Tasthebel in der in Fig.3 des Hauptpatentes darge  stellten Weise, wodurch eine im Zusammenhang mit  jener Figur beschriebene Verstellung der Relativlage  zwischen Werkzeug und Werkstück zustandekommt.

    Im Gegensatz hierzu     führt    beispielsweise eine Kühlung  des Längssteges 142 und eine Erwärmung des Längs  steges 137 eine umgekehrte Formänderung und damit  eine umgekehrte Verstellung herbei. Die Formände  rung bei diesem rahmenförmigen Verstellelement hat  den Charakter einer Verbiegung.  



  Bei der in Fig.3 gezeigten Ausführungsvariante  eines Verstellelementes ist ein Tasthebel dargestellt,  der ebenfalls als rahmenförmiger Körper ausgebildet  ist. In seinem Inneren sind zwei Peltier-Batterien über  einander, wärmepotentialmässig in Serie angeordnet,  wodurch der Wirkungsgrad des Aggregates vergrössert  wird.  



  In der gezeigten Variante eines Verstellelementes  der Fig. 4 und 5 ist der obere Längssteg als getrennter  Dehnstab 115 ausgebildet und     zwischen    zwei recht  winklig ausladenden Dehnstab-Haltern, dem Tastenträ  ger 103 mit dem an einem Fortsatz 102 befestigten  Taster 101 einerseits und dem Dehnstabhalter 108  andererseits, festgespannt. Vom Mittelteil 105 bzw.  von dem Lagerzapfen 106 des Verstellelementes ausge  hend, sind der Tasterträger 103 und der Dehnstabhal  ter 108 über Tasthebelarme 104 und 107 mit dem  Mittelteil 105 des Verstellelementes verbunden. Am  Dehnstabhalter 108 ist der Steuerfortsatz 108a an  geordnet, der in den Schieberstangenkopf 109 eingreift.  



  Der Dehnstab 115 wird an beiden Enden durch  Kugeln 148 und 151 gehalten, die in zwei sich gegen  überstehend angeordneten Ansenkungen 147 und 149  am Dehnstabhalter 108 und am Dehnstab 115 einer  seits, sowie in zwei sich gegenüberstehende Ansenkun  gen 150 und 152 des Tasterhalters 103 und des Dehn  stabes 115 andererseits, eingebettet sind. Die an dem  Dehnstabhalter befindliche Ansenkung 147 ist an  einem Gewindestift 146 angeordnet, welcher in eine    Gewindebohrung 145 des Dehnstabhalters 108 einge  schraubt ist. Mit dem Gewindestift 146 soll bezweckt  werden, dass der Dehnstab<B>115</B> in die richtige Lage  zwischen den     Halterungen    eingespannt werden kann.  



  Zwischen dem Dehnstab 115 und den     Tasthebelar-          men    104 und 107 befindet sich eine Peltier-Batterie,  die durch die elektrischen Leitungen 128a und 128b  von einer nicht dargestellten Steueranlage her     mit     Strom versorgt wird und je nach der Durchgangsrich  tung desselben den Dehnstab 115 erwärmt und die  Tasthebelarme 104 und 107 kühlt oder eine umge  kehrte Wärmeübertragung herbeiführt. Der Dehnstab  115 erfährt bei dieser Ausführungsvariante des Ver  stellelementes im wesentlichen eine Längenänderung,  während hierbei der Tasthebel, wie in Fig.3 des  Hauptpatentes dargestellt, eine     Formänderung    erfährt.  



  Bei der Ausführungsvariante der Fig. 6 ist ein run  der Dehnstab 115 gezeigt, der in einen Tasthebel     ge-          mäss    dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2a des Haupt  patentes eingebaut ist. Der Dehnstab ist hierbei mit  einem Ende in einer Bohrung 113 des Tasterträgers  103 und mit dem gegenüberliegenden Ende in einer  Bohrung 117 des Dehnstabhalters 108 gelagert. Zur       Verhinderung    der Wärmeübertragung in den Halterun  gen des Tasthebels sind in den Bohrungen 113 und  117 geeignete, beispielsweise ring- oder     manschetten-          förmige    Wärmeisolierstücke 114 bzw. 116 angeordnet.

    Um den Dehnstab leicht ein- und ausbauen zu können,  ist der Dehnstabhalter 108 in Dehnstabachsrichtung  durchbohrt und mit einem Gewinde 119 versehen.  Hierdurch kann die Festspannung des Dehnstabes 115  auf einfache Weise durch einen Gewindestift 118 erfol  gen, der zugleich auch zum Einstellen der     zweckmäs-          sigsten    Vorspannung des Tasthebels verwendbar ist.  



  Zum wahlweisen Kühlen bzw. Erwärmen des  Dehnstabes 115 ist dieser bei einer bevorzugten Aus  führungsform des Erfindungsgegenstandes von einem  aus einer Mehrzahl thermo-elektrischer     Peltier-Ele-          mente    aus geeignetem Halbleiter-Werkstoff gebildeten  Mantel umgeben.  



  Die Schnittzeichnung der Fig. 7 zeigt eine Ausfüh  rungsform eines Mantels für den Dehnstab in Fig. 6.  Der Dehnstab-Mantel besteht hierbei aus einer geeig  neten Anzahl von p- bzw. n-Halbleiterringen 120 und  121, welche abwechslungsweise zwischen äusseren und  inneren Kontakthülsen 123 und 124 eingebaut und  voneinander durch Isolierscheiben 122 getrennt sind.  An den Aussenseiten, sowie auch an den Innenflächen  ist der     Heiz-    bzw. Kühlmantel für den Dehnstab mit  geeigneten Isolationen 126 und 1.25 und die äussere  Mantelfläche überdies mit einem, zweckmässigerweise  als Wärmeaustauscher ausgebildeten Wärmeübertra  gungsmantel 127 versehen.

   Der so gebildete     Peltier-          Mantel    ist durch elektrische Leitungen 128a und 128b  mit einer nicht dargestellten Steueranlage verbunden,  durch welche der Peltier-Batterie Gleichstrom wahl  weise in der einen oder anderen Richtung zugeführt  wird.  



  Eine weitere     Ausführungsform    eines Mantels für  den Dehnstab in     Fig.    6 zeigt die     Fig.    B. Hierbei besteht  der den Dehnstab 115 umgebende     Peltier-Mantel    aus  abwechslungsweise hintereinander gereihten n- und       p-Halbleiter-Segmenten    132 und 133, die abwechs  lungsweise durch innere und äussere     Kontakt-Segmente     130 und 131 in elektrischer Reihenschaltung miteinan  der verbunden sind.

   Es entstehen hierdurch     stabför-          mige    Einzelbatterien von Halbleiter-Elementen, welche      um den Dehnstab 115     herum    angeordnet und vonein  ander durch Isolierstreifen 129 elektrisch getrennt,  einen den Dehnstab vollständig umschliessenden Man  tel bilden, der ausserdem vom Dehnstab 115 durch  eine weitere Isolierschicht 126 elektrisch getrennt ist.  



  Die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfin  dung hat den Vorteil, dass sie neben der Heizung auch  eine Kühlung des Dehnstabes ermöglicht, und dass  beide Betätigungsarten in einer einzigen, relativ einfa  chen Baueinheit wirksam werden können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Messteuerung in Verbindung mit einer Kopiersteu erung an einer Werkzeugmaschine, bei der zur Kom pensation von Temperatureinflüssen und/oder Werk zeugverschleiss in der Kette zwischen Werkzeug und Werkstück ein Dehnstab eingesetzt ist, dessen Längen änderungen durch Werkstückmessung selbsttätig ge steuert sind, nach dem Patentanspruch des Hauptpa tentes, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erzeu gung von Temperaturänderungen vorgesehen sind, die auf thermo-elektrischem Wege unter Ausnutzung des Peltier-Effektes Längenänderungen eines Verstellele mentes bewirken.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Messteuerung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnstab (115) des Verstell elementes als ein Rahmen ausgebildet ist und dass zumindest eine flache Batterie von Peltier-Elementen derart zwischen zwei einander gegenüberliegenden Ste gen des Rahmens angeordnet ist, dass eine wahlweise umkehrbare Wärmeübertragung von einem Steg (137) zu einem anderen Steg (l42) oder umgekehrt erzielbar ist. 2. Messteuerung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Stegen (l.37 und 142) eines Rahmens des Dehnstabes mindestens zwei übereinander wärmepotentialmässig in Serie angeord nete Peltier-Batterien vorgesehen sind. 3.

   Messteuerung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnstab (115) mit einem Mantel aus thermo-elektrischen Peltier-Elementen ver sehen ist, um den Dehnstab (115) wahlweise zu erwär men bzw. zu kühlen. 4. Messteuerung nach Patentanspruch und Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus in Achsrichtung hintereinander angeordneten inne ren und äusseren Kontakthülsen (123 und 124) aus elektrisch abwechslungsweise aufeinanderfolgenden und in Reihe geschalteten Halbleiterstücken (l21 und 120) sowie aus Isolierscheiben (122) besteht.

   5. Messteuerung nach Patentanspruch und Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die um den Dehnstab (115) herum angeordneten Peltier-Batterien, bzw. die Ummantelung desselben aus segmentförmigen, in Dehnstabachsrichtung hintereinander angeordneten und elektrisch abwechslungsweise aufeinander folgen den inneren und äusseren Kontaktsegmenten (130 und <B>131)</B> sowie aus in Reihe geschalteten Halbleiterstücken (132 und 133) und segmentförmigen Isolierstreifen (129) bestehen.