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Fühler zum Kopieren räumlicher Flächen
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undsehe, hydraulische oder pneumatische Bauelemente sein, je nach der Art des verwendeten Kopiersystems.
Bei einer vorteilhaften Ausführung des Fühlers sind als Schaltorgane paarweise einander zugeordnete Kontaktsätze für die Schwenkbewegungen vorgesehen, wobei jeweils der eine Kontakt eines Kontaktsatzes an einem den Fühlteller tragenden schwenkbaren Teil des Zusatzfühlers angebracht ist und der zugehöri- ge andere Kontakt an einem auf dem Tragkörper des Zusatzfühlers verschiebbaren, federbelasteten Teil befestigt ist.
Eine praktische Ausführung des erfindungsgemässen Fühlers besteht darin, dass der Zusatzfühler auf dem Fühlstift des Hauptfühlers befestigt ist. Ausser einer zentrischen Führung der kommandoauslösenden Bewegungen besteht dabei auch der Vorteil einer einfachen und leichten Montage.
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der Zusatzfühler mit seinem Tragkörper an einem feststehenden Teil des Hauptfühlers angebracht und weist ein zwischen dem schwenkbaren Fühlteller und dem Fühlstift des Hauptfühlers angeordnetes, in dem
Tragkörper axial verschiebbar geführtes Betätigungsglied zur Beeinflussung des Hauptfühlers in Abhängig- keit vom Druck des Fühlelementes in Fühlerachsrichtung auf. Diese Ausführung ist von besonderem Vor- teil, wenn kleine Nachformtoleranzen eingehalten werden müssen.
Gleichzeitig wird durch die Anbrin- gung des Tragkörpers am Gehäuse oder Mantel des Hauptfühlers ein sehr stabiler Aufbau erzielt.
Weitere Merkmaleund Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung zwei- er Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung. In dieser zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen mit einem Hauptfühler verbundenen Zusatzfühler, wobei unterhalb der Längsmittellinie eini- ge Teile um 900 versetzt gezeichnet sind. Fig. 2 veranschaulicht einen Schnitt nach der Linie lI-lI in
Fig. 1, wobei das Gelenk und mit ihm zusammenarbeitende Teile der grösseren Deutlichkeit wegen fort- gelassen sind. Die Fig. 3 und 4 stellen einen mit Ring-Rillenlagern ausgerüsteten Flansch in Stirn- und
Seitenansicht dar.
In Fig. 5 wird ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Fühlers, wobei unterhalb der Längsmittellinie einige Teile um 900 versetzt gezeichnet sind, gezeigt, und Fig. 6 veran- schaulicht einen mit einem Vorabschalter ausgestatteten Zusatzfühler in Seitenansicht.
Der nur teilweise wiedergegebene Hauptfühler 1, der von der üblichen Bauart ist, weist einen axial bewegbaren, durch nicht dargestellte Federn od. dgl. unter Vorspannung gehaltenen Fühlstift 3 auf. Der
Zusatzfühler 50 enthält einen als Hülse ausgebildeten Tragkörper 51, der mit seinem rückwärtigen Teil auf den beispielsweise zylindrischen Mantel des Hauptfühlers 1 aufgeschoben und auf diesem festgehalten ist. Die Festlegung kann dabei durch Wahl einer entsprechenden Passung zwischen den beiden Teilen bewirkt werden oder der Tragkörper 51 kann auch durch Schrauben od. dgl. am Hauptfühler befestigt sein.
In seinem vorderen Teil ist der Tragkörper 51 auf einen geringeren Durchmesser abgesetzt. Er enthält ferner einen mit ihm durch entsprechendepassung oder durch Schrauben fest verbundenen, ebenfalls hülsenförmigen und sich nach vorne erstreckenden Teil 52. Abweichend von der dargestellten Ausführung können die Teile 51 und 52 auch aus einem Stück bestehen.
Zwei konzentrisch zur Fühlerachse angeordnete, zwecks einfacher Herstellung und Montage aus meh- reren Teilen zusammengesetzte Hülsen 53 und 54 sind auf den Teilen 51 und 52 mittels Wälzlager 55 und 56 verschiebbar gelagert und stehen unter der Einwirkung zweier Schraubenfedern 57 und 58, von denen sich die Feder 57 an einer Schulter des Teiles 52 und die Feder 58 an einer Schulter des Teiles 51 abstützt. Durch in die Tragkörperteile 51 und 52 eingesetzte Stifte 59 und 60, die Schlitze in den Hülsen 53 und 54 und in den Teilen der Wälzlager 55 und 56 durchsetzen, sind die Hülsen gegen Verdrehen gesichert.
Die Hülsen 53,54 bilden Träger für Kontakte zur Steuerung der Schwenkbewegungen und weisen zu diesem Zweck an ihren vorderen Enden abgewinkelte Teile 53a und 54a auf, in denen jeweils die Kontakte 9'bzw. 10'befestigt sind. Die Ausbildung ist dabei so, dass an der Hülse 53 zwei sich gegenüberliegende, nach innen gerichtete Abwinkelungen 53a und an der Hülse 54 zwei sich ebenfalls gegenüberliegende, aber nach aussen gerichtete Abwinkelungen 54a vorhanden sind und die Abwinkelung an einer.
Hülse jeweils in Umfangsrichtung zwischen den beiden Abwinkelungen der andern. Hülse liegt (Fig. 2).
Um dies auch in Fig. 1 deutlich erkennbar zu machen, ist der Schnitt durch die Hülsen 53 und 54 im unteren Teil der Fig. 1 gegenüber dem Schnitt im oberen Teil um 90 versetzt gezeichnet. Die auf einem Durchmesser liegenden Kontakte 10'gehören also zur Hülse 53, und die auf dem dazu senkrechten Durchmesser liegenden Kontakte 9'gehören zur Hülse 54. Die Gegenkontakte 9"und 10"befinden sich an einem halbkugelförmig ausgebildeten Teil 61, der den Träger für das Fühlelement bildet, das die Form eines Fühltellers 15 hat. Ein Kontakt bildet mit seinem Gegenkontakt jeweils einen Kontaktsatz 9', 9" bzw. 10', 10", so dass zwei Kontaktsatzpaare vorhanden sind, die auf zueinander senkrechten Durchmessern liegen, wobei alle Kontaktsätze den gleichen Abstand von der Fühlerachse haben.
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Gegen das Eindringen von Verunreinigungen ist der Zusatzfühler durch ein Gehäuse 18 geschützt, an dessen vorderem Ende eine auf der Oberfläche des halbkugelförmigen Fühltellerträgers 61 gleitende Dich- tung 19 vorgesehen ist.
Im Inneren des Tragkörpers 51 ist mittels Kugeln 62 ein stangenförmiges Betätigungsglied 63 axial verschiebbar geführt. Dieses ist an seinem vorderen Ende mit einem Zapfen 64 verbunden, der indem hülsenförmigen hinteren Teil 12a eines Kreuzgelenkes 12 steckt. Der vordere Teil 12b des Kreuzgelenkes sitzt in einer Bohrung des Fühltellerträgers 61 und ist darin zusätzlich durch eine Schraube 65 festgelegt.
Letztere ist in einer Buchse 66 eingeschraubt, die in einer quer zur Fühlerachse gerichtete keilförmige Öffnung 61a des Fühltellerträgers eingesetzt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Öffnung durch einen Einsatz 67 verschlossen. An dem halbkugelförmigen Träger ist der Fühlteller 15 mit einer Zylin- derkopfpassschraube 16 befestigt.
Der Fühlteller besitzt dabei eine Neigung gegenüber der Fühlerachse, die dem gewünschten Sturz des Kopierwerkzeuges, z. B. eines Fräsers oder einer Schleifscheibe, ent- spricht. Die Neigung des Fühltellers kann bei Bedarf auch durch keilartig geschliffene Beilagscheiben od. dgl. variiert werden. An Stelle eines Kreuzgelenkes in Form eines üblichen Wellengelenkes kann auch ein Kugelgelenk oder sonstiges kardanisches Gelenk vorgesehen sein.
Das Betätigungsglied oder der an ihm befestigte Teil des Kreuzgelenkes weist mehrere abgeflachte
Laufflächen auf, auf denen vom Tragkörper gehaltene drehbare Teile, beispielsweise Rollen, laufen, um auf diese Weise den Fühltellerträger an einer Drehung um die Achse zu hindern. Bei der dargestellten Ausführung ist der vom vorderen Teil 12b des Kreuzgelenkes gehaltene Fühltellerträger 61 durch drei um 120 zueinander versetzte Wälzlager in Form von Ring-Rillenlagern 68 gegen Verdrehen gesichert. Diese Rillenlager 68 laufen auf ebenfalls um 1200 zueinander versetzten, abgeflachten Laufflächen 12c,. die an dem hinteren Teil 12a des Kreuzgelenkes vorgesehen sind.
Die Halterung für die Ríng-Rillenlager 68 wird durch einen Flansch 70 gebildet, der an der Stirnseite des Tragkörpers 51 mit Schrauben befestigt ist, die Löcher 71 im Flansch durchgreifen (vgl. die Fig. 3 und 4). Jedes der Lager 68 befindet sich zwischen zwei nach vorne vorstehenden Wangen 72 des Flansches 70, wobei für die Achse 69 mittels in den Wangen dreh-und feststellbarer Teile 73 eine exzentrische Aufnahme vorgesehen ist, so dass die Rillenlager relativ zu ihren Laufflächen am Kreuzgelenk genau eingestellt werden können. Ebenso wie in Fig. 2 ist in den Fig. 3 und 4 der die Laufflächen 12c enthaltende Teil 12a des Kreuzgelenkes mit strichpunktierten Linien angedeutet.
Auf diese Weise ist eine ungehinderte Axialverschiebung für das Kreuzgelenk mit dem Fühltellerträger möglich, eine Verdrehung um die Achse jedoch ausgeschlossen. Der an den Tragkörper 51 angeschraubte Flansch 70 ist so weit nach innen gezogen, dass sich gleichzeitig ein Anschlag für das Betätigungsglied 63 ergibt, wodurch dieses sowie der mit ihm durch das Kreuzgelenk verbundene und über die Kontakte 9', 9", 10', 10" unter der Wirkung der Federn 57 und 58 stehende Fühl- tellerträger 61 eine Wegbegrenzung nach vorne findet.
Der unter Vorspannung stehende Fühlstift 3 des Hauptfühlers 1 kann dabei im einfachsten Fall unmittelbar an einer Fläche des Betätigungsgliedes anliegen, wobei zweckmässig wenigstens eine der Anlageflächen ballig ausgeführt ist. Bei der dargestellten Ausführung ist das Betätigungsglied 63 an seinem hinteren Ende so gestaltet, dass es mit grossem Spiel den Fühlstift 3 des Hauptfühlers umgibt. In eine Bohrung des Betätigungsgliedes ist eine Stahlkugel 74 eingepresst, die zur Übertragung der Druckkräfte in Achsrichtung dient und an der ebenen Stirnfläche eines in den Fühlstift 3 eingeschraubten Gewindebolzens 75 an-
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fühler. Zwischen der Stirnfläche des Fühlstiftes 3 und dem Kopf des Gewindebolzens 75 ist ein Zwischenring 76 vorgesehen.
Durch Verändern der Dicke dieses Ringes lässt sich der Abstand zwischen dem Fühlstift 3 und dem Betätigungsglied 63 dem Bedarfsfall entsprechend einstellen. Beim Anliegen des Betätigungsgliedes 63 an dem durch den Flansch 70 oder einen in anderer Weise gebildeten Anschlag ergibt sich dadurch eine einwandfreie Abstimmung mit der Vorspannung des Fühlstiftes des Hauptfühlers, z. B. in der Stellung auf einem in ihm befindlichen ersten Schaltkontakt, so dass damit also das Kontaktsystem spielfrei erhalten bleibt.
Beim Arbeitsvorgang kann sich der Fühlteller 15 infolge der kardanischen Halterung jeweils auf die räumlich gekrümmte Oberfläche eines von ihm abgetasteten Modells einstellen, wobei je nach der Schwenkrichtung die entsprechenden Kontakte betätigt werden. Gesondert hiezu werden die Kräfte in axialer Richtung auf den Hauptfühler übertragen, d. h. die Beeinflussung des Hauptfühlers erfolgt abhängig vom Druck des Fühltellers in Fühlerachsenrichtung, während die Schaltorgane des Zusatzfühlers unabhängig davon arbeiten können. Die von den Kontakten ausgelösten Bewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück an der Bearbeitungsmaschine lassen sich mit bekannten Mitteln und Einrichtungen erzielen, so
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dass hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.
So sind auch die von den Kontakten ausgehenden elektrischen Leitungen nicht besonders dargestellt. Der Fühler kann beispielsweise verwendet werden, wenn eine Schwenkbewegung in einer senkrechten Ebene, die die Werkzeugachse enthält, vom Werkzeug und eine zweite Schwenkbewegung in einer Ebene senkrecht zur ersten Ebene von einem das Werkstück i tragenden Drehtisch ausgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, beide Schwenkbewegungen vom Werkzeug ausführen zu lassen, wenn dieses allseitig schwenkbar ist.
Sind alle Kontakte des Zusatzfühlers geschlossen, dann werden keine Schwenkbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug ausgeführt. Wird nun beim Abtastvorgang infolge einer durch die Krümmung der Modelloberflächebedingten Schwenkung des Fühltellers in einer Richtung ein Kontaktsatz geöffnet, so wer- den Werkzeug und Fühler in der betreffenden Richtung so lange nachgeführt, bis der Kontaktsatz wieder geschlossen ist. Die Kontakte sind so mit der Steuerungseinrichtung verbunden, dass jeweils gegenüberliegende Kontakte einer Schwenkbewegung zugeordnet sind. Die Richtung des Schwenkens hängt davon ab, welcher von den beiden jeweils paarweise einander zugehörigen Kontaktsätzen geöffnet wird.
Sowohl die Hülse 53 mit den Kontakten 10'des einen Kontaktsatzpaares als auch die Hülse 54 mit den Kontakten 9' des andern Kontaktsatzpaares ist gegen die Wirkung der Feder 57 bzw. 58 verschiebbar. Demzufolge bleiben, falls bei einer entsprechenden Schwenkung des Fühltellers nur ein Kontaktsatz eines Kontaktsatzpaares geschlossen und der andere geöffnet ist, die zu dem andern Paar gehörigen Kontaktsätze zwangsläufig geschlossen. Es kann also durch Betätigen eines Kontaktsatzes eines Kontaktsatzpaares keine Beeinflussung des andern Kontaktsatzpaares stattfinden. Jedoch ist es bei einer andern Schwenkrichtung des Fühltellers möglich, dass eine gewollte gleichzeitige Betätigung von Kontaktsätzen beider Kontaktsatzpaare erfolgt.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführung des erfindungsgemässen Fühlers dargestellt. Diese unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass der Zusatzfühler 20 mit seinem Tragkörper auf dem Fühlstift 23 des Hauptfühlers 21 mittels einer Zylinderkopfpassschraube 24 befestigt ist. Der Tragkörper besteht aus einem Teil 28 und einem gewissermassen den Fühlstift des Zusatzfühlers bildenden Teil 25. Es sind auch hier zwei konzentrisch zur Fühlerachse angeordnete, axial verschiebbare und mittels Wälzlager 45 und 46 gelagerte Hülsen 43 und 44 vorhanden, die sich am Teil 28 über zylindrisehe Druckfedern47 und 48 abstützen und durch Stifte 41 und 42 gegen Verdrehen gesichert sind.
Die Hülsen 43 und 44 dienen wieder als Kontaktträger und sind so ausgebildet, dass auf zwei senkrechten Durchmessern am vorderen Teil jeder Hülse Kontakte 29'bzw. 30'derart angeordnet sind, dass sämtliche Kontakte auf einem Kreis zu liegen kommen. Zur deutlicheren Veranschaulichung ist im unteren Teil von Fig. 5 die Hülse 43 und ebenso die Hülse 44 gegenüber dem oberhalb der Längsmittellinie liegenden Teil um 900versetzt gezeichnet. Die Anordnung entspricht dabei im Prinzip derjenigen nach Fig. 2. Die Gegenkontakte 29"und 30"befinden sich auf einer durch ein übliches Wellengelenk 32 kardanisch mit dem Teil 25 verbundenen Kugelkalotte 31, an der der um den Sturz des Fräsers geneigte Fühlteller 35 mit einer Zylinderkopfpassschraube 36 lösbar befestigt ist.
Der Fühlteller 35 besteht bei dieser Ausführung aus einem mittleren Teil 35a aus spezifisch leichtem Werkstoff und einem an diesem durch Schrauben od. dgl. befestigten äusseren ringförmigen Teil 35b aus verschleissfestem Werkstoff, der mit der Modelloberfläche in Berührung kommt. Naturgemäss kann ein solcher Fühlteller auch bei der Ausführung nach Fig. 1 vorgesehen werden. Der Fühler ist durch ein Gehäuse 38 gekapselt, welches eine an dem halbkugelförmigen Teil 31 anliegende Dichtung 39 aufweist.
Eine weitere, nicht dargestellte Ausführung des Zusatzfühlers besteht darin, dass der entweder an einem feststehenden Teil des Hauptfühlers oder am Fühlstift des Hauptfühlers angebrachte Tragkörper des Zusatzfühlers nur eine einzige, gegen Federkraft verschiebbare Hülse aufweist, auf der z. B. mittels eines Ringes vier den Kontakten 9'und 10'bzw. 29'und 30'entsprechende Kontakte für die Schwenkbewegungen befestigt sind. Beim Schwenken des Fühltellers werden daher in der Mehrzahl der Fälle jeweils drei Kontaktsätze geöffnet sein, wenn ein Kontaktsatz geschlossen gehalten wird. Eine solche Ausführung ist in ihrem mechanischen Aufbau besonders einfach. In der elektrischen Schaltung der Steuerung müssen jedoch Vorkehrungen getroffen werden, um zu erreichen, dass zwei einander zugeordnete Kontaktsätze auch dann keinen Befehl auslösen, wenn sie beide geöffnet sind.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführung ist der Zusatzfühler mit einem Vorabschalter ausgerüstet.
In zwei z. B. mit Schrauben 78 auf dem Gehäuse 18 des Zusatzfühlers befestigten Böcken 77 ist eine Schaltstange 79 axial verschiebbar gelagert, deren Stirnseite linsenkuppenförmig gerundet ist und die eine Ausdrehung,-d. h. einen auf geringeren. Durchmesser abgesetzten Teil 80 aufweist. Dieser dient zur Betätigung eines handelsüblichen Rollenschalters 81, der an einer mit den Böcken 77 durch Schrauben 83 verbundenen Platte 84 befestigt ist und dessen Rolle 82 auf der Stange 79 läuft. Eine die Stange umgeben-
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de Druckfeder 85 liegt mit einem Ende am vorderen Bock 77 und mit dem andern Ende an einem Stellring 86 an. Ein zweiter Stellring 87 auf dem hinteren Teil der Stange begrenzt deren Weg nach vorne.
Mittels der Stellringe kann also der Schaltpunkt genau eingestellt und auch die Federkraft reguliert werden. Der Rollenschalter 81 gehört zu der Steuerung für die Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück bzw. Fühler und Modell und dient zur Umschaltung von Eilgang auf Vorschub. Wird der Fühler in Richtung auf das Modell im Eilgang verfahren, so kommt zuerst, d. h. vor dem Fühlteller, das gerundete vordere Ende der Stange 79 in Berührung mit dem Modell und wird dadurch nach hinten gedrückt. Sobald hiebei die Rolle 82 des Schalters 81 in den abgesetzten Teil 80 der Stange einfällt, erfolgt das Umschalten auf die langsamere Vorschubbewegung.
PATENT ANSPRÜCHE :
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Fühler zum Kopieren räumlicher Flächen, insbesondere der Flächen von Kaplanturbinenschaufeln. Was-ser-und Luftschrauben od. dgl., welcher ausser Organen zur Steuerung der Fühlvorschub-oder Zustellbewegung ein schwenkbares Fühlelement zur Steuerung von relativen Winkelbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstuck aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler aus einem Hauptfuhler (1 bzw. 21) an sich bekannter Bauart mit einem Fühlstift (3 bzw. 23) für die Zustellbewegungen und einem mit dem Hauptfühler zu dessen Beeinflussung verbundenen Zusatzfühler (50 bzw. 20) besteht, der einen sich beim Abtastvorgang unmittelbar an die Modelloberfläche anlegenden, gelenkig gehaltenen Fühlteller (15 bzw. 35) als schwenkbares Fühlelement und einen Tragkörper (51 bzw.
28) aufweist, auf dem beim Schwenken des Fühltellers betätigte Schalt- oder Steuerorgane (9,10 bzw. 29,30) angeordnet sind.