CH465245A - Null-Tasteinrichtung für Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

  
 



  Null-Tasteinrichtung für Werkzeugmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Null-Tasteinrichtung für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Einrichtungsarbeiten an Fräsmaschinen. Lehrenbohrmaschinen.



   Null-Tasteinrichtungen sind bereits in vielen Ausführungsmöglichkeiten bekannt geworden. Bisher ist eine Ermittlung der Nullage eines Werkstückes auf einem Maschinentisch mit ausreichender Genauigkeit nur möglich, wenn Zentriermikroskope verwendet wurden, die direkt in die Aufnahmekonen der Maschinenspindeln eingesetzt werden müssen
Diese Geräte sind relativ teuer und empfindlich.



  Dabei muss sehr auf peinliche Sauberkeit geachtet werden, um zu verhindern, dass sich auch nicht das allerkleinste Schmutzteilchen zwischen die Aufnahmekonen klemmt, was eine entsprechende Ungenauigkeit des Massergebnisses zur Folge hätte. Auch ist eine Zwischenkontrolle während des Bearbeitungsvorganges nur mit grossem Zeitverlust möglich, da dabei die entsprechenden Spannmittel wie Bohrfutter, Spannzangen Spannzangenhülse, eventuell sogar Anzugsspindel zuerst ausgebaut werden müssen, um den Aufnahmekonus für das   Zentriermikroskop    frei zu bekommen.



   Bei Verwendung von Kleinmessuhren mit schwenkbarem Taster mit den entsprechenden Halterungsgestängen muss das Werkstück auf Umschlag abgetastet werden, um dann aus dieser so erhaltenen Mittellage rechnerisch die Bezugskante zu ermitteln.



   Dieses Verfahren ist sehr zeitraubend und umständlich. Wenn jedoch schon eine Bohrung vorhanden ist, auf die man Bezug nehmen kann, oder wenn das Werkstück kreisrund ist, so ist die in diesem Falle gesuchte Mitte der Bohrung bzw. Mitte des Werkstückes durch Drehen der Maschinenspindel, in welcher das Tastgerät eingespannt ist, zu erreichen. Man nennt diesen Vorgang auskreisen. Der Bedienungsmann muss dann allerdings wie auch das Tastgerät, mit um das Werkstück umlaufen, um das Zifferblatt des Gerätes, das ja nur von einer Seite aus ablesbar ist, zu beobachten. Für das Auskreisen lässt sich natürlich auch der zuerst genannte Null-Taster verwenden.



   Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, die angeführten Nachteile zu vermeiden.



   Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen in ein Spannfutter oder in eine Spannzange einspannbaren Bezugsdorn und ein auf dem Bezugsdorn schwenkund/oder drehbar gelagertes Gehäuse, das den Bezugsdorn zumindest teilweise umschliesst und mit einem Fühler zum Abtasten des Werkstückes, sowie mit einem   Ubersetzungsgetriebe    ausgerüstet ist, das die Stellung des Fühlers relativ zum Bezugsdorn auf einer Mess-Skala anzeigt.



   Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen erläutert.



   Es zeigen:
Figur 1 eine Null-Tasteinrichtung teilweise geschnitten dargestellt;
Figur 2 eine Seitenansicht der Null-Tasteinrichtung in Figur 1 und
Figur 3 die Vorderansicht und zwar beim Auskreisen einer Bohrung;
Figur 4 eine   Vertikalfräs- und -bohrmaschine    mit der Null-Tasteinrichtung ; die
Figuren 5 und 6 Ausführungsbeispiele der Tasteinrichtung; die
Figuren 7, 8 und 9 verschiedene Schnitte und Ansichten der Überlastsicherung.



   Die Null-Tasteinrichtung besteht aus einer   tJberla-    stungssicherung 1, die im einzelnen noch beschrieben  wird, an diese wiederum ist der Bezugsdorn 2 kompakt angeschlossen. Mit dem Bezugsdorn 2 ist durch ein
Rillenkugellager 3 die Kugellagerfassung 4 drehbar verbunden. Das Gehäuse 5 ist in seinem Schwerpunkt 6 mittels zweier Gelenklaschen 7 zur Kugellagerfassung 4 hin so angeschlossen, dass es sich pendelnd zur Bezugs dornachse 8 bewegen kann. Diese Bewegung ist begrenzt durch den Bezugs dorn 2, welcher seinerseits mit Spiel in eine Bohrung 9 des Gehäuses 5 ragt. Dieses Spiel entspricht zugleich dem Messbereich des Gerätes. Wird der Messbereich gewaltsam überschritten, so drückt das
Gehäuse 5 an Bohrung 9 auf den stabil ausgebildeten
Bezugsdorn 2, welcher das Biegemoment zur Überla stungssicherung 1 überträgt.

   Die Überlastungssicherung
1 löst sich schon bei geringer   Dberschreitung    des
Messdruckes von dem Bezugsdorn 2, wodurch der Last kein Widerstand mehr entgegenwirkt und so eine Be schädigung des Gerätes wirksam vermieden wird.



   An das Gehäuse 5 ist ein fester und ein beweglicher
Fühler 10 bzw. 11 angeschlossen. Letzterer lässt sich, durch gleichbleibende Reibung gewährleistet, zügig ein und ausschwenken und damit weitgehend den Erforder nissen beim Auskreisen anpassen. Der feste Fühler 10 ist an seiner Tastnase 12 wie ein kleines Lineal ausgebildet, genauestens gearbeitet und auf die Mittelachse 8 des
Bezugsdornes 2 im Verhältnis zur Null-Anzeige abge stimmt. Der bewegliche Fühler besitzt an seinem freien
Ende einen kugelförmigen Kopf 13 zum Auskreisen einer Bohrung 21.



   Ein Tastsystem, welches im Innern des Gehäuses angeordnet ist, und in unserem Fall aus zwei einfachen
Hebeln 14, 15 besteht, wobei der letztere Hebel 15 zugleich als Zeiger ausgebildet ist, überträgt die Grösse der Bewegung des Gehäuses 5 zum Bezugsdorn 2 auf eine Skala 16, die von zwei Seiten, also auch von der rückwärtigen Seite aus, ablesbar ist. Das Übersetzungs verhältnis des Tastsystems kann der verlangten Anzeige genauigkeit entsprechend beliebig gewählt werden, zum
Beispiel 1:100 oder 1:200.



   Der Messdruck des Gerätes ist dank der Aufhängung des Gehäuses 5 in seinem Schwerpunkt 6 in jeder beliebigen Lage gleich gross und entsteht durch eine vorgespannte Drahtfeder 17, welche über die Hebelan ordnung 14, 15 des Tastsystems auf den Bezugsdorn 2   wirkt    und somit auch über das Gehäuse 5 an den
Fühlern 10, 11 zum Ausdruck kommt. Als letztes wäre noch die Arretierung zu erwähnen, mit welcher man die
Drehung des Gerätes um die Bezugsdornachse 8 aus schalten kann. Dies wird notwendig, wenn man eine
Bohrung oder ein kreisrundes Werkstück auskreisen will, das ist soviel wie Abtasten der Kreisbahn im ganzen
Umfang. Zu diesem Zweck ist an einem an der   Kugella-    gerfassung 4 aufgebogener Anschlag 18 eine Schraube
19 vorgesehen.



   Das Tastsystem, welches den gefundenen Messwert  übersetzt und auf dem Anzeigeteil 16 sichtbar macht, könnte auch pneumatisch oder elektrisch ausgeführt werden. Ebensogut könnte auch das Anzeigeteil 16 getrennt angeordnet werden und nur durch eine dement sprechende Verbindungsleitung gekoppelt.



   Die Bestimmung der Null-Lage einer Bezugskante
22 eines Werkstückes 20 erfolgt sehr einfach. Aus dem nun folgenden Beispiel kann dies leicht beurteilt werden    (Fig.    4). Auf einer   Universalfräsmaschine    sollen Lehren bohrarbeiten ausgeführt werden. Das Werkstück 20, z. B. eine rechteckige Stahlplatte, ist auf dem Maschi nentisch 24 fest aufgespannt. In das Bohrfutter 25 des Vertikalfräs- und Bohrkopfes 26 wird nun der Null Taster fest eingespannt. Man verschiebt nun das Werkstück 20 durch Bewegen des Tisches 24 in Längsrichtung gegen den Taster, bis die linealartige   Fühlernase    12 des festen Fühlers 10 am Werkstück 20 anliegt. Bewegt man nun weiter, so wandert der Zeiger 15, der in Ruhestand ganz auf der Minusseite der Skala 16 liegt, auf die Null-Marke zu.

   Dreht man jetzt die Spindel 27 des   Verükalkopfes    26 von Hand einmal herum, wo wird der Zeiger 15 einen Ausschlag anzeigen, der der Exzentrizität des Bohrfutters 25 bzw. dem   Einspaanfehler    entspricht. Jetzt ist nur der Tisch 24 mit dem Werkstück 20 soweit zu verschieben, bis der Ausschlag des Zeigers 15 auf der   Plus- und    Minusseite genau gleich gross ist.



  Der Masstab und die Skalatrommel 28 des Maschinentisches 24 kann jetzt auf Null eingestellt werden, da die Achsmitte des Vertikalkopfes 26 genau mit der Werkstückkante 22 zusammenfällt. Daraus ist zu ersehen, dass einmal die Lage des Fühlers 10 zur Bezugsdornachse 8 und zum anderen auch die Exzentrizität des Bezugsdornes 2 zur Maschinenspindel 27 angezeigt wird und somit eine sehr genaue Null-Einstellung möglich ist.



   Nimmt man als Beispiel an, es soll eine Gruppe von Bohrungen in bestimmten Abständen von der Bezugskante aus anzentriert werden. Während des Arbeitsablaufes wird eine   Zwischenkontrolle    notwendig, verursacht durch Wärmeausdehung oder aber die Skala der betreffenden Bewegungsrichtung hat sich verstellt oder das Werkstück musste nachgespannt werden. Nun ist es lediglich erforderlich, anstelle des Zentrierbohrers den Null-Taster einzuspannen, die Null-Lage zu kontrollieren und wenn notwendig zu korrigieren um weiter arbeiten zu können.



   Bei der Ausführung nach Fig. 5 findet das gleiche Prinzip Anwendung wie bei der Fig. 1. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass das Gehäuse 28 des Gerätes nur um den Bezugsdorn 30 drehbar gelagert ist, Ferner bildet der linealartige Fühler 31 zugleich den ersten Teil der Hebelübersetzung. Es kann genauso wie bei der Ausführung nach Fig. 1 die Lage der Fühlernase 31 in Beziehung zur Null-Marke und Exzentrizität des Bezugsdornes 30 zur Maschinenspindelachse festgestellt werden. Bei dieser Ausgestaltung wird der Bezugsdorn von zwei Lagern 32, 33 geführt.



   Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist anstelle des Bezugsdornes das Tastsystem 34 mit der   Überla-    stungssicherung 35 verbunden. Das Gehäuse 36 ist auch wie bei den Ausgestaltungen in Fig. 1 und 5 dreh- und schwenkbar zur Achse des Gerätes 37 angeschlossen.



  Der Fühler 38 ist fest mit dem Gehäuse 36 verbunden.



  In der Nähe des Fühlers 38 befindet sich eine Bezugsbohrung 39 im Gehäuse 36, welche direkt vom Tastsystem 34 abgetastet wird. Zu diesem Zweck besitzt das Tastsystem 34 einen kugelartigen Kopf 40, der in die Bezugsbohrung 39 ragt. Somit kann wiederum auch die Lage der Tastnase 38 in bezug zur Null-Marke, als auch die Geräteachse zur Maschinenspindelachse 37 angezeigt werden.



   In den Figuren 7, 8 un 9 ist eine Überlastungssicherung 1 beschrieben. Diese besteht aus dem Sicherungsgehäuse 41, welches genau plan und zentrisch auf den Bezugsdorn 12 aufgepresst ist. Das Sicherungsgehäuse 41 wird nun mit dem Einspannzapfen 42, der in seinem unteren Teil 43 tellerförmig und zur genauen Zentrierung mit einem kurzen Zapfen 44 ausgebildet ist, mittels des Federringes 45 spielfrei verbunden. Der Federring  45 hat einen runden Querschnitt und ist entsprechend dem Biegemoment, bei welchem sich die Verbindung lösen soll, nach aussen vorgespannt. Das Sicherungsgehäuse 41 besitzt an der Berührungsstelle des Federringes eine klauenartige Hinterschneidung 46 und lässt den Federring 45 nur um den Betrag a in das Gehäuse eintreten. Das Mass a muss so gehalten sein, dass die übliche 450 Grenze für gleitende Reibung nicht überschritten wird.



   Um zu verhindern, dass sich im Überlastungsfall das Sicherungsgehäuse 41 und somit auch das damit verbundene Messgerät herunter fallen können, ist nich der Sicherungsdraht 47 vorgesehen. Dieser besteht aus weichem Draht mit einigen Windungen 48 und ist an seinem unteren Ende in einen Gewindenippel 49 eingelötet, wodurch er in den Bezugsdorn eingeschraubt werden kann. Das obere Ende des Sicherungsdrahtes 47 bildet eine Öse 50, welche erst nach dem Zusammenbau angeformt wird. Während des   Uberlastungsvorganges    werden nun die Windungen 48 einfach etwas auseinander gezogen, jedoch ist eine sichere Verbindung gewährleistet, die einem mehrfachen Wert des Eigengewichtes des Gerätes entspricht.



   Um nun die Überlastungssicherung wieder funktionsfähig zu machen, braucht man nur wieder den Einspannzapfen 42 in das Sicherungsgehäuse 41 einzuführen und den Federring 45 darüber einzulegen. Diese Vorgänge können sich beliebig oft wiederholen, ohne die Funktionsfähigkeit der Überlastungssicherung 1 zu beeinträchtigen.



   Durch diese Null-Tasteinrichtung wird ein genaues Arbeiten an den Werkzeugmaschinen ermöglicht und trotzdem kann noch wesentlicher Zeitaufwand eingespart werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Null-Tasteinrichtung für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Einrichtungsarbeiten an Fräsmaschinen, Lehrenbohrmaschinen, gekennzeichnet durch einen in ein Spannfutter oder eine Spannzange einspannbaren Bezugsdorn (2, 30) und ein auf dem Bezugsdorn (2, 30) schwenk- und/oder drehbar gelagertes Gehäuse (5, 29, 36) das den Bezugsdorn (2, 30) zumindest teilweise umschliesst und mit einem Fühler (10, 31, 38) zum Abtasten des Werkstückes, sowie mit einem tJberset- zungsgetriebe (14, 15, 18) ausgrüstet ist, das die Stellung des Fühlers relativ zum Bezugsdorn (2, 30) auf einer Mess-Skala (16) anzeigt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Null-Tastvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler (10, 38) fest am Gehäuse (5, 36) angebracht ist und das Gehäuse durch ein in seinem Schwerpunkt vorgesehenes Gelenk (6) schwenkbar ist.

   2. Null-Tastvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler (31) im Gehäuse (29) schwenkbar gelagert ist.

   3. Null-Tastvorrichtung nach Patentanspruch und dem Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkala (16) fest am dreh- und/oder schwenkbaren Gehäuse (5, 36) angebracht ist.

   4. Null-Tastvorrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schwenkbare Gehäuse (5, 36) mit der Messkala (16 ? eines der die Stellung des Fühlers (10, 38) auf die Messkala (16) übertragenden Mittel (14, 15) ist.

   5. Null-Tastvorrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine im unteren Bereich des Gehäuses (5) angeordnete Bohrung (9) den Bezugsdorn (2) mit Spiel umgreift, wobei die Grösse dieses Spieles dem Messbereich des Null-Tasters entspricht.

   6. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) schwenkbar in zwei parallelen Gelenklaschen (7) die gemeinsam ein Lager (3) umschliessen, gelagert und mit dem Bezugsdorn (2) verbunden ist.

   7. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 2, 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein beweglich am Gehäuse (5) angeordneter Fühler (11) an seinem freien Ende einen kugelförmigen Kopf (13) besitzt.

   8. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1, 3, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugsdorn (2) an seinem freien unteren Bereich einen Bund besitzt und an diesem Bund ein im Gehäuse (5) gelagerter Hebel (14) anliegt, wobei dieser Hebel (14) mit dem Anzeigefinger (15) der Messkala (16) in Wirkverbindung steht.

   9. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Bewegungen des Anzeigefingers (15) der Messkala (16) eine Feder, vorzugsweise eine Flachfeder, entgegenwirkt.

   10. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem in das Spannfutter (25) bzw. in die Spannzange einführbaren Einspannzapfen (42) und dem Bezugsdorn (2) eine Überlastsicherung (1) eingebaut ist.

   11. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Bezugsdorn (2) zentrisch ein Sicherungsgehäuse (41) mit Pressitz aufgesetzt ist, welches in seinem oberen Bereich eine ringförmige Hinterschneidung (46) besitzt, wobei diese Hinterschneidung (46) zur Aufnahme eines Federringes (45) dient, der als Verbindung zwischen dem Sicherungsgehäuse (41) und einer am Einspannzapfen (42) angeordneten tellerartigen Erweiterung ausgebildet ist.

   12. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Bezugsdorn (2) mit dem Einspannzapfen (42) verbindender, in Achsrichtung des Bezugsdornes (2) verlaufender Sicherungsdraht (47) vorgesehen ist.

   13. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an einer das Lager (3) des Bezugsdorns (2) aufnehmenden Lagerfassung (4) ein bis in den Bereich der Überlastsicherung (1) ragender Anschlag (18) vorgesehen ist, der eine zur Versperrung des Bezugsdornes (2) gegenüber dem Gehäuse (5) dienende Schraube (19) aufnimmt.

   14. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 2, 4 8. 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugsdorn (30) zweifach gelagert ist und die Lager (32, 33) fest am Gehäuse (29) angeordnet sind, wobei der am Werkstück anliegende Fühler (31) gelenkig im Gehäuse (29) gelagert ist und mit dem Anzeigefinger der Messkala in Wirkverbindung steht.

   15. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (36) dreh- und schwenkbar mit dem Drehdorn verbunden ist und am vorderen freien Ende des Bezugsdornes ein Tastsystem (34) vorgesehen ist, wobei ein Kugelkopf (40) des Tastsystems (34) in eine am Gehäuseunterteil vorgesehene Bohrung (39) ragt und der am Werkstück anliegende Fühler (38) fest mit dem Gehäuse (36) verbunden ist.

   16. Null-Tasteinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (5) ein schwenkbar gelagerter, sowie ein fest mit dem Gehäuse verbundener Fühler (11 bzw. 10) vorgesehen ist.