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Tasteinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfräsmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Tasteinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere
Nachformfräsmaschinen, die nach dem Prinzip der Tastervoreilung arbeiten und zu diesem Zweck mit einer aus einem um die Achse eines am Taster fest angeordneten Messorgans umlaufend im Sinne der
Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend antreibbaren Messkopf und einem Vorsteuerorgan bestehenden
Vorsteuereinrichtung ausgerüstet sind, welche mittels einer Vorsteuerkraft einen allseitig auslenkbaren und in den jeweiligen Abtastebenen indexierbaren Taster in ständiger Anlage am Modell hält und über von den Tasterauslenkbewegungen beeinflussbare Steuerelemente seine Vorschubrichtung selbsttätig in Abhängigkeit von der jeweiligen Berührungstangente zwischen Taster und Modell einstellt.
Vorsteuereinrichtung und Steuerelemente bilden dabei selbständige Regelkreise, welche durch das
Zusammenwirken eines meist am oberen Tasterstangenende angeordneten Messorgans mit dem im Sinne der Vorsteuerung rechts-oder linksdrehenden Messkopf der Vorsteuereinrichtung gekoppelt sind.
Während im Vorschubregelkreis an der Tasterstange angeordnete hydraulische Ventile, elektrische Kontakte, induktive Geber od. dgl. als Steuerelemente oder Kommandogeber vorgesehen sein können, sind im Vorsteuerregelkreis Vorsteuereinrichtungen bekanntgeworden, die aus einem durch ein Vorsteuerorgan und einen Antriebsmotor in Abhängigkeit von der Berührungstangente zwischen Taster und Modell links- oder rechtsdrehend angetriebenen Messkopf bestehen, welcher mit dem Messorgan zusammenwirkt und mit Hilfe einer Vorsteuerkraft einen ständigen Druck auf das Messorgan und damit den Taster ausübt, in einer Richtung, die in Abtast- und Vorschubrichtung einen spitzen Winkel mit der Berührungstangente zwischen Taster und Modell bildet.
Bekannte Tasteinrichtungen dieser Art verwenden als Messorgan entweder eine am oberen Ende der Tasterstange angeordnete Kugel, einen Ring oder mehrere Bolzen, wogegen als Vorsteuerorgan elektrische, hydraulische oder pneumatische Schalter Anwendung finden.
Der stillstehende oder im Sinne der Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend angetriebene Messkopf umschliesst hiebei meist ringförmig das Messorgan derart, dass zwischen einem Anschlagring oder dem Durchmesser eines die Mantellinie mehrerer Anschläge berührenden gedachten Kreises, dem sogenannten Messkreis, und dem Messorgan ein Durchmesserunterschied besteht, damit das die Vorsteuerkraft erzeugende Organ des Messkopfes das Messorgan ständig in eine exzentrische Lage zum Anschlagring bzw. den durch die Anschläge gebildeten, gedachten Kreis zu drücken vermag. Diese Exzentrizität bewirkt die Voreilung des Tasters, und ihre wirksame Grösse während des Abtastvorganges und im Moment des Zusammenfallens von Berührungstangente zwischen Taster und Modell mit der Modellkontur ist für die Nachformgenauigkeit bestimmend.
Bei einer bekannten Tasteinrichtung an einer Nachformfräsmaschine arbeitet die Vorsteuereinrichtung elektromagnetisch und besteht aus einer am oberen Tasterstangenende angeordneten, als Kontakt wirkenden Messkugel als Messorgan und einem die Kugel umschliessenden, einen Messkontakt tragenden Messkopf, welcher mit einer Vorsteuerkraft die Kugel in stets exzentrische
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Lage zur Messkopfachse gegen den Messkreis begrenzende Stützrollen zu drücken sucht und von inem
Elektromotor über eine elektromagnetische Wendekupplung im Sinne der Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend angetrieben wird. Bei dieser Tasteinrichtung ist die Vorsteuereinrichtung um durch die
Mitte der Kugel hindurchgehende Achsen, nämlich um die Tasterachse drehbar und um rechtwinkelig die Tasterachse schneidende Achsen schwenkbar und in beliebigen Winkellagen feststellbar.
Mit dieser
Anordnung kann bei Blockierung der Auslenkfähigkeit der Tasterstange in einer Achse jeweils in einer
Ebene des Raumes abgetastet und nachformgefräst werden. Obgleich mit einer derartigen
Vorsteuereinrichtung zwar sowohl im Umrissfr sverfahren als auch Zeilenfräsverfahren praktisch in jeder beliebigen Richtung des Raumes automatisch kopiert werden kann, erfordert doch das hiefür notwendige Drehen oder Schwenken der Vorsteuereinrichtung um die Tasterachse bzw. eine die
Tasterachse rechtwinkelig kreuzende Achse einen gewissen Bedienungsaufwand.
Eine andere bekannte Tasteinrichtung einer Nachformfräsmaschine arbeitet mit einer hydraulisch wirkenden Vorsteuereinrichtung, die aus drei am oberen Ende des Tasters in Richtung der
Raumkoordinaten angeordneten Vorsteuerbolzen und aus einem um jeweils einen Bolzen im Sinne der
Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend angetriebenen hydraulischen Ventil besteht, dessen Kolben zusammen mit dem Vorsteuerbolzen einen hydraulischen Schalter bildet. Während die Anzahl der möglichen Abtastrichtungen bei dieser Vorsteuereinrichtung auf die drei Koordinatenebenen des
Raumes begranzt ist, muss hiebei für jeden Wechsel der Abtastebenen das als Vorsteuerorgan wirkende hydraulische Ventil samt Messkopf und Vorsteuerkraft erzeugende Organ von einem Vorsteuerbolzen abgenommen und durch Umstecken in Wirkverbindung mit dem andern Vorsteuerbolzen gebracht werden.
Der Bedienungsaufwand bei diesem Umstecken ist noch grösser und zeitraubender als bei einem
Schwenken oder Drehen der Vorsteuereinrichtung und die Gefahr von Beschädigungen der
Vorsteuereinrichtung nicht ausgeschlossen. Darüber hinaus arbeiten sämtliche bekannten
Tasteinrichtungen dieser Art mit zusätzlichen Antriebseinrichtungen zur Erzeugung der sogenannten
Zeilenzustellbewegung, die stets am Ende einer abgetasteten und nachformgefrästen Zeile einsetzt und an die sich in entgegengesetzter Laufrichtung die nächste Fräszeile anschliesst. Die
Zeilenzustellbewegung bildet hiebei einen vom Tastvorgang losgelösten selbständigen Antriebsvorgang, was in der Praxis zu mancherlei Nachteilen führt. So ist es z.
B. bei einmal vorgewählter Grösse und
Geschwindigkeit der Zeilenzustellbewegung nicht möglich, im beliebigen Wechsel innerhalb der Fräszeile über die Zeilenzustellbewegung die Zeilenrichtung zu ändern. Statt dessen ist es notwendig, dass Taster und Werkzeug stets die Tast- und Fräszeile bis zum Ende, d. h. bis sich das Werkzeug ausser Eingriff befindet, abfahren, bevor die unabhängig vom Tastvorgang wirkende Zeilenzustellbewegung einsetzen kann. Dadurch entstehen Leerlaufwege, die die Produktion verteuern.
Durch die Erfindung sind die aufgezählten Nachteile vermieden. Mit ihr soll die Aufgabe gelöst werden, eine Tasteinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen zu schaffen, mit der es möglich ist, einmal sowohl im Umriss-als auch im Zeilenfräsverfahren in beliebigen Richtungen des Raumes automatisch ein Modell abzutasten und ein entsprechendes Werkstück danach zu erzeugen, ohne die Lage der Vorsteuereinrichtung beim Wechsel der Abtastebene zu verändern und zum andern die
Zeilenzustellbewegung nicht mehr als zusätzliche, von der Tastersteuerung losgelöste, eigengesteuerte Vorschubbewegung zu belassen, sondern die Zeilenzustellbewegung als zwar wegabhängige, aber von der Tastersteuerung mit Hilfe der Vorsteuereinrichtung eingeleitete normale Tastvorschubbewegung auszubilden, d.
h. die Zeilenzustellbewegung im seither bekannten Sinne abzuschaffen und durch eine vorzugsweise noch innerhalb der Arbeitszone des Werkstückes einzuleitende Änderung der Abtastebene zu ersetzen.
Die Erfindung besteht daher darin, dass die Drehachse des um das Messorgan umlaufenden Teiles der Vorsteuereinrichtung für sämtliche Abtastrichtungen die Tasterachse schneidet und stets gleich grosse Winkel mit den Bewegungsebenen (Raumebenen) der Maschine bildet. Eine derartige Anordnung der Vorsteuereinrichtung bleibt für sämtliche Abtastebenen, sei es im Zeilen-oder Umrissverfahren, unverändert. Sie hat den Vorteil, dass die Vorsteuereinrichtung beim Wechsel der Abtastebenen nicht mehr umgerüstet werden muss. Ein weiterer grosser Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung besteht im Wegfall der herkömmlichen Zeilenzustellbewegung. Diese wird durch eine"tastende" Vorschubbewegung ersetzt, d. h.
Taster und Werkzeug werden nicht mehr wie herkömmlich am Ende jeder Fräszeile durch einen von der Tastersteuerung unabhängigen Zeilenzustellantrieb um die vorgewählte Grösse der Zeilenzustellung in eine die Zeilenrichtung etwa rechtwinkelig kreuzende Richtung bewegt, sondern es wird jetzt am Ende jeder Fräszeile entweder automatisch oder von Hand von der Abtastebene, in der die Zeilenrichtung verlief, auf eine andere Abtastebene, in der nämlich die gewünschte Zeilenzustellrichtung liegt, mit Hilfe von Mitteln zur Indexierung der Tasterstange umgestellt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung fällt die Drehachse des als Messkopf ausgebildeten, im Sinne der Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend von einem Motor antreibbar umlaufenden Teiles der Vorsteuereinrichtung mit der Achse bzw. dem Mittelpunkt des Messorgans bei aufgehobener Voreilung (konzentrischer Stellung des Messorgans im Messkreis) zusammen und bei wirksamer Vorteilung verläuft sie parallel zu ihr. Bei dieser Anordnung ist die Tasterstange in an sich bekannter Weise wahlweise in einer der drei Bewegungsachsen des Raumes feststellbar ausgebildet, und es ist ein in der Tasterstange axial verschiebbar geführter Taststifthalter vorgesehen, der in seiner Auslenkbarkeit in Richtung der Tasterachse gegenüber der Tasterstange feststellbar ist.
Die Erfindung besteht ferner darin, dass zur Indexierung der Tasterstange in einer der drei Raumebenen in die Tasterstange oder ihre Halterungselemente eingreifende Verriegelungsorgane, z. B.
Steckbolzen dienen, welche vorzugsweise mit Hilfe eines elektrischen Hubmagneten über elektrische Betätigungselemente von Hand oder automatisch mit Hilfe einer Programmsteuerung, z. B. die Vorschubbewegungen der Arbeitsschlitten begrenzende Endschalter betätigbar sind.
Schliesslich besteht die Erfindung auch darin, dass in an sich bekannter Weise an der Tasterstange
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horizontalen Raumebene, vorgesehen sind und dass ein Kommandogeber für die Einleitung der Vorschubbewegung in der dritten Achse des Raumes, z. B. in vertikaler Richtung, am relativ in der Tasterstange axial verschiebbar gelagerten Taststifthalter angreift.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine axonometrische Darstellung einer Tasteinrichtung mit Vorsteuereinrichtung und Fig. 2 eine Vorsteuereinrichtung im Längsschnitt mit elektrischem Schaltschema. Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 eine Teildarstellung einer weiteren Vorsteuereinrichtung im Längsschnitt, und Fig. 5 ein Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4.
In Fig. l besteht der Aufbau einer Tasteinrichtung für Nachformfräsmaschinen aus einem Vorschub- und einem Vorsteuerregelkreis. Im Vorschubregelkreis befinden sich hydraulische Steuerventile-1, 2, 3- als Kommandogeber, die an als Doppelgabelhebel--4, 5- oder Winkelhebel - -6-- ausgebildeten übertragungsgliedern für die Auslenkbewegungen einer Tasterstange-7-angelenkt sind und in nicht näher dargestellter Weise mit den Vorschubantriebsaggregaten zur Einleitung der Vorschubbewegungen von Arbeitsschlitten in den drei Bewegungsachsen des Raumes zusammenwirken. Die Dippelgabelhebel--4, 5-- sind bei--8 und 9--am nicht näher dargestellten Tastergehäuse schwenkbar angelenkt und umgreifen die Tasterstange-7--.
Während der Gabelhebel
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dieTaststifthalter --10-- ist mittels Kugellager --11-- in einer axialen Bohrung --12-- der Tasterstange-7-höhenverschiebbar gelagert und besitzt zwei Nocken-13, 13'-, zwischen denen der ebenfalls im Tastergehäuse bei --14-- schwenkbar gelagerte Winkelhebel --6-- am Taststifthalter angreift.
Der Winkelhebel --6-- dient zur Übertragung der Auslenkbewegungen eines in einer mittigen Bohrung des Taststifthalters--10--eingespannten, mittels einer Schraube--15geklemmten Taststiftes --16-- in Richtung der z-Achse ("vertikal") auf das bei-3'-mit dem Winkelhebel gelenkig verbundene hydraulische Ventil-3-. Mit Hilfe von im Tastergehäuse axial
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18-- dient. Sämtliche Indexbolzen können entweder von Hand oder über mit ihnen in Wirkverbindung stehende elektrische Hubmagnete-23, 24, 25-- von einer zentralen Schalttafel - aus betätigt werden.
Ein weiterer, in der Tasterstange--7--befindlicher Indexbolzen - dient beim Einbringen in eine Bohrung--27'--des Taststifthalters zur Indexierung der relativen Axialverschiebung des Taststiftes --16-- in bezug auf die Tasterstange-7--. Am oberen Tasterstangenende ist die Vorsteuereinrichtung angeordnet. Sie besteht im wesentlichen aus einem am oberen Tasterstangenende angebrachten, als Messorgan dienenden Messbolzen--28--, welcher von
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einem Messkopf --29-- im Sinne der Vorsteuerung stillstehend oder durch einen Elektromotor - 30-- rechts- oder linksdrehend angetrieben umfasst wird.
Die Anordnung des Messbolzens--28-- ist hiebeo getroffen, dass seine Achse --28'-- die Tasterachse (z) schneidet und eine Raumdiagonale zur z-x-und z-y-Ebene Bildet, welche in Richtung der Winkelhalbierenden der z-x- und z-y-Ebene und der Winkelhalbierenden der x-y-Ebene und z-Achse verläuft. Wenn die Tasterstange --7-- durch SteckenderIndexbolzen--17,18,19--indieentsprechendenBohrungen--17', 18',19'--allseitig indexiert, also nicht auslenkbar ist, fällt die Drehachse des um das Messorgan umlaufenden Teiles der Vorsteuereinrichtung, also des Messkopfes-29-, mit der Achse-28'-des Messbolzens-28-
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können natürlich auch ein Messring (vgL die Fig. 4 und 5) oder eine Messkugel vorgesehen sein.
Bei
Verwendung einer an der Tasterstange --7-- angeordneten Messkugel als Messorgan gilt das für die Achse des Messbolzens Ausgeführte analog für den Mittelpunkt der Kugel.
In den Fig. 2 und 3 ist eine elektromechanisch arbeitende Vorsteuereinrichtung längsgeschnitten dargestellt, wie sie am oberen Tasterstangenende einer Tasteinrichtung nach Fig. l angeordnet sein kann.
Am oberen Ende der abgebrochen dargestellten Tasterstange --7-- ist als Messorgan ein konisch ausgebildeter Messbolzen-28--derart befestigt, dass seine Achse wieder, wie unter Fig. l bereits beschrieben, die Tasterachse in einer Richtung schneidet, die zu allen drei Abtastebenen gleiche Winkel bildet. Um den Messbolzen sich drehend ist in einem Gehäuse --32-- der Messkopf --29-- mit einer Hohlwelle --31-- gelagert, die gleichzeitig die Motorwelle des elektrischen Antriebsmotors --30-- bildet.
Der Messkopf-29-trägt in einer radialen Ausnehmung einen um einen Drehpunkt --33-- schwenkbaren Hebel--34--, sowie einen diesem Hebel diametral zugeordneten weiteren in einer radialen Ausnehmung des Messkopfes um einen Drehpunkt --35-- schwenkbaren Winkelhebel --36--, welcher mit einem Ende in die Hohlwelle --31-- eingreift und dort mit einer in der Hohlwelle in einem das Hohlwellenende abschliessenden flanschförmigen Lager --37-- axial verschiebbar geführten Stange --38-- verbunden ist, die an ihrem freien Ende über einen isoliert angebrachten elektrischen Kontakt --39-- mit dem Betätigungsorgan --40-- eines elektrischen Schalters-S-in Wirkverbindung steht.
Die beiden Hebel-34, 36- tragen an ihren der Tasterstange zugekehrten Enden je eine freidrehbewegliche Druckrolle-34', 36'--, welche Rollen unter einem Winkel von etwa 150 zur Messkopfachse am Messbolzen-28-anliegen, derart, dass ihre Berührungsflächen auf einem Kegelmantel liegen. Zu beiden Seiten der Druckrolle --36'-- sind noch je eine weitere Stützrolle--41, 42-- auf einem gemeinsamen Kreisdurchmesser und im Winkelabstand von etwa 90 stirnseitig, freidrehbeweglich am Messkopf --29-- angeordnet, deren ihre innere Mantellinie berührend gedachter Kreis den Messkreis darstellt. Dieser Messkreis besitzt einen Durchmesser, der um den doppelten Betrag der Voreilung grösser ist als der Durchmesser des Messbolzens am Berührungskreis.
Eine Druckfeder --43-- stützt sich an einem Ende an einer Ringfläche --44-- des Lagers --37-- und am andern Ende an einer Ringfläche einer auf der Stange --38-- mittels Gewinde axial verstellbaren Mutter --45-- ab, wodurch über den Winkelhebel --36-- eine Gegenkraft zu der durch eine Zugfeder--46--erzeugten Vorsteuerkraft auf den Messbolzen--28--einwirkt. Diese Gegenkraft ist jedoch mit Hilfe der Mutter--45--so einzustellen, dass ihre Grösse stets geringer als die Vorsteuerkraft ist. Damit ist gewährleistet, dass die Druckrolle --34'-- den Messbolzen --28-- stets in eine exzentrische Lage zum Messkopf --29-bzw.
Messkreis, also in Voreilstellung und somit auch das Betätigungsorgan --40-- des elektrischen Schalters-S-im Leerlauf der Maschine (keine Modellberührung des Tasters) in seine grösste Auslenkstellung bringen kann, in der die Kontakte --40' und 47-- geöffnet sind. Durch Drehen der Mutter --45-- kann indirekt über eine Änderung der Grösse der Gegenkraft die Vorsteuerkraft verändert werden.
Der Elektromotor --30-- ist in nicht näher dargestellter Weise an einer flanschförmigen Abdeckscheibe-48-des Gehäuses-32-befestigt. Die Scheibe-48-
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--49-- mitexzentrischen Ende-51-in die Nut-50-eingreifenden Bolzens-52-erreicht. Durch die axiale Verschiebbarkeit des Zapfens --49-- und damit des Gehäuses --32-- samt Messkopf - relativ zu dem Gehäuseteil-32'-und dem Messbolzen --28-- kann die Grösse des Messkreises verändert werden.
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Die Wirkungsweise der Tasteinrichtung ist folgende : Es sei angenommen, dass die Maschine im Zeilenfräsverfahren mit in der y-z-Ebene (quer-vertikal) verlaufenden Fräszeilen arbeitet. Bei dieser Arbeitsweise ist die Auslenkfähigkeit der Tasterstange in der x-Achse (Längsrichtung) zu blockieren.
Dies geschieht (vgl. Fig. l) durch Einbringen des Indexbolzens --17-- in die Bohrung-17'-entweder von Hand oder mit Hilfe des elektrischen Hubmagnetes-23-durch Druckknopfbetätigung x an der Schalttafel-26--. Die Indexbolzen-18 und 19-sind gezogen, so dass die Tasterstange in der y-z-Ebene auslenkbar ist. Der Indexbolzen --27-- ist in die Bohrung - gesteckt. Er bleibt beim Zeilenfräsen und beim zweidimensionalen Umrissfräsen immer gesteckt.
Es sei weiterhin angenommen, dass sich der Taststift-16-ausser Arbeitsstellung, d. h. ohne Modellberührung befindet. Dieser grössten Tasterauslenkung entspricht die Lage der Vorsteuereinrichtung gemäss den Fig. 2 und 3 und die gezeichnete Schalterstellung. Hiebei sind die Kontakte
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-39, 40--Messkopf-29-durch den Motor-30-in einer Richtung angetrieben, wodurch der Messbolzen --28-- zufolge seiner exzentrischen Lage zum Messkreis eine kreisende Bewegung in der y-z-Ebene ausführt. Es sei angenommen, dass die Drehrichtung des Messkopfes --29-- in dieser Leerlaufstellung "rechtsherum"ist. Das Relais-Y--ist dabei abgefallen (stromlos), und seine Kontakte --Yl, Y2-- sind geschlossen.
Der Kontakt-Y3-, der sich im Stromkreis zur Betätigung einer Motorbremse-54-befindet, ist geöffnet. Das Relais-Z-ist ebenfalls stromlos, so dass seine Kontakte-Zl und Z4-- geschlossen und die Kontakte-Z2 und Z3-- geöffnet sind.
Wird nun der Taststift von Hand oder automatisch in hier nicht näher zu erläuternder Weise aus seiner Leerlaufstellung in Richtung auf ein unter ihm befindliches Modell bewegt und setzt er im Zuge dieser Abwärtsbewegung auf der beispielsweise waagrecht gelegenen Oberfläche dieses Modells auf, so wird er relativ zu seiner ursprünglichen Bewegungsrichtung axial ausgelenkt, wodurch der mit der Tasterstange fest verbundene Messbolzen --28-- diese Auslenkung mitmacht, seine Berührung mit einer der beiden Stützrollen --41,42-- verliert und da die Rolle --36-- zufolge der Federkraft --43-- dieser Auslenkung folgt, über den Winkelhebel --36-- und die Stange--38--diese Tasterauslenkbewegung auf den elektrischen Schalter--S--überträgt, mit der Wirkung, dass sich die Kontakte--39,
40-- schliessen und der Schalter somit seine Grundstellung eingenommen hat, bei welcher sämtliche Kontakte geschlossen sind. In diesem Moment fällt die Berührungstangente zwischen
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schliesst die Kontakte-Z2, Z3--, wodurch bereits die Leitungen für einen künftigen Drehrichtungswechsel des Motors --30-- vertauscht sind. Der Messbolzen-28-Mt jetzt um die Grösse der wirksamen Voreilung innerhalb des Messkreises ausgelenkt und wird von der Vorsteuerkraft unter einem spitzen Winkel zur Modellabtastfläche in Abtastrichtung gegen eine Stützrolle gedrückt. Durch die Auslenkung der Tasterstange --7-- ist das hydraulische Ventil--2-- etwas geöffnet und steuert die entsprechende Vorschubbewegung von Arbeitsschlitten, die entweder ein Werkstück und das Modell oder Werkzeug-und Tastkopf tragen, in der y-Achse.
Wird nun der Taststift an einer steigenden Modellkontur erneut in Richtung seiner z-Achse nach oben ausgelenkt, öffnen sich die Kontakte-40', 47-- des Schalters-S-, wodurch das Relais - stromlos wird und seine Kontakte--Y1, Y2-- schliesst, aber seinen Kontakt-Y3- öffnet, und das Relais--Z-erregt bleibt. Der Messkopf --29-- wird so lange "linksherum" angetrieben, bis die Richtung der Vorsteuerkraft wieder den vorgesehen spitzen Winkel mit der Berührungstangente zwischen Taststift --16-- und Modell erreicht hat. In diesem Moment hat der Schalter-S-wieder seine Grundstellung eingenommen, in der seine sämtlichen Kontakte
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geschlossen sind. Antriebsmotor-30-und Messkopf-29-stehen still.
Mit der Änderung der Richtung der Vorsteuerkraft und der erfolgten Taststiftauslenkung ist aber auch das Ventil-3geöffnet worden, so dass nunmehr die Vorschubbewegung von Taststift-16-und Werkzeug bzw.
Modell und Werkstück in der y-z-Ebene verläuft.
Wird hingegen der Taststift --16-- durch die Vorsteuerkraft an einer Neigung der Modellkontur in entgegengesetzter Richtung, also in Richtung der z-Achse nach unten ausgelenkt, so wird der Schalter-S--die eingangs bei der Anfahrbewegung beschriebene Kontaktstellung einnehmen, so dass der Messkopf"rechtsherum"angetrieben wird. Zur automatischen Umschaltung der Vorschubbewegung am Ende einer Fräszeile können z. B. am Maschinenständer für jede Richtung innerhalb einer Bewegungsachse angebrachte Endschalter dienen, die von an den entsprechenden die Vorschubbewegungen ausführenden Maschinenschlitten angebrachten Nocken betätigbar sind. In Fig. 2 sind zwei derartige Endschalter --55,56-- mit Nocken --57-- für eine Bewegungsachse, z. B. die y-Achse dargestellt.
Die Umschaltung der Zeilenrichtung ist mit der Zeilenzustellung gekoppelt.
Allerdings stellt diese Zeilenzustellbewegung jetzt nicht mehr einen selbständigen, vom eigentlichen Tastvorgang losgelösten Arbeitsvorgang dar, sondern die Zeilenzustellung erfolgt als Abtastvorgang mit geänderter, z. B. in x-z-Abtastebene verlaufender Zeilenrichtung, wobei der Indexbolzen-18gesteckt und Indexbolzen --17-- gezogen werden muss. An Stelle einer Abtastung in x-z-Ebene kann aber auch die Zeilenzustellbewegung als Abtastvorgang in der x-y-Ebene (Umrissfräsen) erfolgen. Die Wahl der Abtastebene für die Zeilenzustellbewegung hängt von der Modellform ab. In dem vorstehend beschriebenen beispielsweisen Abtastvorgang soll die Zeilenzustellung als selbständiger Abtastvorgang in
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elektrischer Wirkverbindung stehen.
Der in Fig. 2 gezeigten Kontaktstellung des Wahlschalters-59-- entspricht ein die Zeilenzustellung darstellender Abtastvorgang in x-y-Ebene, d. h. Indexbolzen - -17, 18-- gezogen und Bolzen --19-- gesteckt. Den Kontakten-a, b, c-- des Wahlschalters - sind ausserdem Kontakte--d, e- eines Relais --60-- zugeordnet, welches über eine Leitung --60'-- an den Minuspol einer Gleichstromquelle und mit einer Leitung 60" über den'
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in elektrischer Verbindung.
In dem Schaltbild nach Fig. 2 ist, wie schon gesagt, der Wahlschalter-59-für eine abtastende Zeilenzustellung in der x-y-Ebene eingestellt. Solange sich die Arbeitsschlitten noch in Zeilenrichtung (y-z-Ebene) bewegen, fliesst ein Strom über die Kontakte-d, b- und die Leitung --23'-- zum Hubmagneten-23--, welcher erregt bleibt und den Indexbolzen --17-- in der Bohrung-17'hält. Damit ist die Auslenkung der Tasterstange--7--in der x-Achse blockiert.
Fährt nun der Arbeitsschlitten am Ende der Fräszeile mit seinem Nocken--57-z. B. gegen den Endschalter-55-, so fliesst ein Strom über den Kontakt-f-und erregt das Relais - -60--, dessen Kontakt-d-sich öffnet und dessen Kontakt-e-sich schliesst. Dadurch fällt der Hubmagnet --23-- ab, zieht den Indexbolzen --17-- und gibt die Auslenkung der Tasterstange in der x-Achse frei Gleichzeitig wird aber über den Kontakt-c-und die Leitung --25'-- der Hubmagnet --25-- erregt und dadurch der Indexbolzen --19-- in die Bohrung - gesteckt. Die Auslenkbarkeit des Tasters in der x-y-Ebene ist damit hergestellt.
Mit der geänderten Abtastebene (x-y) bewirkt die Vorsteuerkraft der Vorsteuereinrichtung eine analoge Auslenkung der Tasterstange --7-- in dieser Ebene und somit automatisch eine Auslenkung der Ventile-1, 2- zur Einleitung der Vorschubbewegung in der geänderten Abtastebene x-y.
Die Weggrösse dieser Vorschubbewegung (früher Zeilenzustellgrösse) wird elektromechanisch mit Hilfe eines an sich bekannten nicht näher dargestellten wegabhängigen Zählwerkes eingestellt, dessen an dem die Vorschubbewegung der Arbeitsschlitten erzeugenden Organ angeordnetes Stellglied-63nach Ablauf der eingestellten Weggrösse den Schalter-61-betätigt. Dadurch wird der Kontakt --g-- geschlossen, und der Kontakt-f-wird geöffnet, was zur Folge hat, dass einerseits das Relais --60-- stromlos wird, der Kontakt-d--sich wieder schliesst und der Kontakt-e-sich öffnet, so dass die eingangs geschilderte Wirkung in der Indexierung der Tasterstange (Bolzen-17- gesteckt, Bolzen-18, 19-- gezogen) wieder hergestellt wird,
anderseits das Stromstossrelais --62-erregt wird, dessen Kontakt--h--in die gestrichelt gezeichnete Stellung gelangt. Dadurch wird der
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wieder selbsttätig in seine Voreilstellung, in der die Richtung der Vorsteuerkraft wieder den vorgegebenen Winkel mit der Berührungstangente zwischen Taststift und Modell bildet, aber jetzt in entgegengesetzter Richtung wirksam wird.
Die Vorschubbewegung der Arbeitsschlitten verläuft jetzt in der Abtastebene-y-z--, aber in entgegengesetzter Richtung ; somit öffnet sich der Endschalter-55-, und das Stellglied-63- wird von einer Rückholeinrichtung in Ausgangsstellung (vgL Fig. 2) gebracht.
Der Wahlschalter --59-- wurde der Einfachheit halber nur mit den Kontakten versehen, die zur wechselnden Schaltung innerhalb der in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Abtastebene-x-y und y-z-erforderlich sind. Es versteht sich von selbst, dass für weitere Abtastebenen dieser Wahlschalter sinngemäss um die entsprechende Anzahl Kontakte erweitert sein muss.
Für das Zeilenfräsen in der x-z-Ebene gelten die geschilderten Steuervorgänge analog, lediglich mit der Änderung, dass hiebei der Indexbolzen --18-- gesteckt und der Indexbolzen --17-- gezogen sein muss, während der Bolzen --19-- gezogen und der Bolzen --27-- gesteckt bleibt.
Beim zweidimensionalen Umrissfräsen sind die Indexbolzen-17, 18, 27- gezogen und der Indexbolzen --19-- ist gesteckt.
In den Fig. 4 und 5 ist die gleiche Vorsteuereinrichtung wie in Fig. l teilweise dargestellt, lediglich mit dem Unterschied, dass an Stelle des Messbolzens-28-- (Fig. l) ein Messring-58-am oberen Ende der Tasterstange --7-- angebracht ist. Die Federn-43- (in Fig. 4 nicht sichtbar) und --46-- wirken hiebei umgekehrt, d. h. die Feder --43-- als Zugfeder und die Feder --46-- als Druckfeder. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie unter den Fig. l und 2 beschrieben.
Auch hier fällt die Achse des Messringes-58-mit der Drehachse des Messkopfes-29-bei in allen Ebenen indexierter Tasterstange zusammen und schneidet die Tasterachse in einer Richtung, die mit allen Achsen-x, y, z- gleichgrosse Winkel bildet. Während die Achse des Messringes stets in dieser Lage verbleibt, fällt die Drehachse des Messkopfes im Verlaufe des Abtastvorganges in bestimmten Tasterauslenkstellungen mit der Achse des Messringes zusammen, oder verläuft als Parallele zu dieser Achse.
Anstelle eines Messbolzens oder eines Messringes kann natürlich auch eine Messkugel verwendet werden, ebenso wie an Stelle einer elektrisch arbeitenden Vorsteuereinrichtung auch eine solche verwendet werden kann, bei der ein hydraulisches Ventil den Stillstand oder den rechts- oder linksdrehenden Messkopfantrieb einleiten kann. Derartige Variationen sind in die Erfindung eingeschlossen, sofern die besondere erfindungsgemässe Anordnung von Messorgan und Vorsteuereinrichtung beibehalten wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Tasteinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfräsmaschinen, die nach dem Prinzip der Tastervoreilung arbeiten und zu diesem Zweck mit einer aus einem um die Achse eines am Taster fest angeordneten Messorgans umlaufend im Sinne der Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend antreibbaren Messkopf und einem Vorsteuerorgan bestehenden Vorsteuereinrichtung ausgerüstet sind, welche mittels einer Vorsteuerkraft einen allseitig auslenkbaren und in den jeweiligen Abtastebenen indexierbaren Taster in ständiger Anlage am Modell hält und über von den Tasterauslenkbewegungen beeinflussbare Steuerelemente seine Vorschubrichtung selbstätig in
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Teiles (29) der Vorsteuereinrichtung (28 bis 53) für sämtliche Abtastrichtungen die Tasterachse (Z) schneidet und stets gleich grosse Winkel mit den Bewegungsebenen (Raumebenen)
der Maschine bildet.
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