CH620629A5

CH620629A5 -

Info

Publication number: CH620629A5
Application number: CH1435777A
Authority: CH
Inventors: Inventore Rinuncia Menzionato
Original assignee: Int De Rech Tech Et De Consule
Priority date: 1977-11-23
Filing date: 1977-11-23
Publication date: 1980-12-15
Also published as: IT7830056A0; ATA834078A; AT356999B; ES475313A1; GB2009926B; IT1100297B; DE2850341A1; GB2009926A; NL7811550A; FR2409822A1; BE872173A

Description

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo tastatore del tipo ad emissione di un fascio luminoso calibrato per io il pilotaggio di comandi degli assi degli utensili di una macchina a copiare da sagoma. The present invention relates to a feeler device of the type with the emission of a light beam calibrated for controlling the commands of the axes of the tools of a copying machine.

Sono ormai noti diversi dispositivi tastatori, di tipo essenzialmente elettromeccanico ed idraulico, atti a seguire una sagoma o simile e pilotare, tramite segnali elettrici, i disposi-15 tivi di azionamento degli alberi di comando degli utensili di una machina utensile. E' anche noto che tali tipi di tastatori presentano in pratica svariati inconvenienti fra cui notevoli attriti fra gli organi in movimento, elevato peso, grande complessità costruttiva e notevoli dimensioni. Various feeler devices are now known, of an essentially electromechanical and hydraulic type, suitable for following a shape or the like and driving, by means of electrical signals, the devices for operating the tool control shafts of a machine tool. It is also known that these types of feelers have in practice various drawbacks, among which considerable frictions between the moving parts, high weight, great construction complexity and considerable dimensions.

20 Per ovviare agli inconvenienti di questi noti tipi di tastatori è già stato proposto dalla stessa titolare un tastatore bi-asse basato sulle deviazioni di un fascio luminoso calibrato, provocato dalla testina tastatrice del tastatore stesso, rispetto ad un asse prestabilito e preferibilmente coincidente con l'asse 25 dell'asta porta-testina in posizione di riposo. 20 To overcome the drawbacks of these known types of feelers, a bi-axis feeler has already been proposed by the same holder based on the deviations of a calibrated light beam, caused by the feeler head of the feeler itself, with respect to a predetermined axis and preferably coinciding with the axis 25 of the head-holder rod in the rest position.

Più particolarmente, detto tastatore biasse oggetto del brevetto relativo a tale tastatore, comprende nel suo interno un generatore di un fascio di raggi luminosi associato ad un elemento fotorivelatore nonché dei mezzi di deviazione di detto 30 fascio luminoso costituiti da un prisma, associato a detta asta porta-testina (o altri mezzi di deviazione), il quale prisma o simile è in grado di spostare il fascio luminoso, a seconda delle posizioni assunte dalla testina tastatrice, lungo la sagoma rispetto ad una posizione centrata di azzeramento, in di-35 verse zone sensibili di detto elemento fotorivelatore, così da ottenere in uscita dal fotorivelatore stesso un segnale che, opportunamente amplificato, viene trasmesso agli organi di comando degli utensili della macchina. More particularly, said two-axis feeler object of the patent relating to this feeler, comprises inside a generator of a beam of light rays associated with a photodetector element as well as means for deflecting said 30 beam of light constituted by a prism, associated with said rod head-holder (or other deviation means), which prism or similar is able to move the light beam, according to the positions assumed by the feeler head, along the shape with respect to a centered zero position, in different ways sensitive areas of said photodetector element, so as to obtain at the output from the photodetector itself a signal which, suitably amplified, is transmitted to the control elements of the machine tools.

Questo tipo di tastatore risulta in pratica di limitato in-4o gombro, di peso ridotto e sufficientemente sensibile e preciso per i normali impieghi sulle machine a copiare con sagoma. In practice, this type of feeler is limited in size, of low weight and sufficiently sensitive and precise for normal uses on copying machines with shape.

Il dispositivo tastatore oggetto del trovato costituisce un sicuro perfezionamento del tastatore biasse già noto; in parti-colare il tastatore oggetto del trovato risulta di elevata sensibilità e precisione specialmente nel caso di impiego contro sagome a profili complessi o particolari che provocano cioè deviazioni della testina tastatrice in tutte le direzioni possibili. Il dispositivo tastatore in oggetto risulta inoltre di semplice so costruzione e di maggior affidabilità. The feeler device object of the invention constitutes a sure improvement of the already known two-axis feeler; in particular, the feeler object of the invention is of high sensitivity and precision especially in the case of use against shapes with complex or particular profiles that cause, that is, deviations of the feeler head in all possible directions. The feeler device in question is moreover of simple construction and greater reliability.

Secondo l'invenzione, il dispositivo tastatore del genere indicato all'inizio è provvisto di un generatore di un fascio luminoso calibrato e di un elemento fotorivelatore elettricamente collegato agli organi di comando degli utensili, nonché 55 di una asta porta-testina tastatrice oscillante ed elasticamente fulcrata in un punto intermedio del corpo del tastatore, detto dispositivo comprendendo un mezzo di riflessione solidale alla detta asta, all'estremità opposta a quella cui è fissata detta testina, e posizionati in asse con detto elemento fotorivelatore 60 fisso, nelle condizioni di asta porta-testina azzerata in posizione di riposo, nonché una coppia di prismi fissi e solidali al corpo del tastatore, posizionati in modo da deviare detto fascio luminoso portandolo in direzione perpendicolare al mezzo di riflessione il quale è atto a rinviare detto fascio lumi-65 noso fino a colpire l'elemento fotorivelatore con deviazioni, rispetto alla posizione centrata di azzeramento, variabili in relazione alla posizione assunta dalla testina tastatrice lungo la sagoma da copiare, dette deviazioni essendo rilevate dal According to the invention, the feeler device of the kind indicated at the beginning is equipped with a generator of a calibrated light beam and a photodetector element electrically connected to the tool control elements, as well as 55 with a rod for carrying the feeler head oscillating and elastically pivoted at an intermediate point of the feeler body, said device comprising a reflection means integral with said rod, at the opposite end to which said head is fixed, and positioned in axis with said fixed photodetector element 60, in the conditions of door rod -head zeroed in the rest position, as well as a pair of prisms fixed and integral with the body of the feeler, positioned so as to deflect said light beam bringing it in a direction perpendicular to the reflection means which is suitable for returning said light beam up to to strike the photodetector element with deviations, with respect to the centered position of zeroing, variable in relation to the position taken by the feeler head along the template to be copied, said deviations being detected by the

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l'elemento fotorivelatore ed inviate ai dispositivi di comando degli utensili della macchina a copiare. the photodetector element and sent to the control devices of the machine tools to copy.

Le caratteristiche strutturali e funzionali del dispositivo oggetto del trovato saranno maggiormente chiarite dalla dettagliata descrizione che segue, fatta con riferimento all'allegato disegno dato a titolo indicativo e non limitativo, in cui: The structural and functional characteristics of the device object of the invention will be better clarified by the detailed description that follows, made with reference to the attached drawing given by way of non-limiting example, in which:

la fig. 1 mostra, schematicamente, il dispositivo in sezione assiale longitudinale, mentre le figg. 2 e 3 mostrano, in pianta, i due elementi di azzeramento del tastatore coi relativi mezzi di azionamento. fig. 1 schematically shows the device in longitudinal axial section, while figs. 2 and 3 show, in plan, the two zeroing elements of the feeler pin with the relative actuation means.

Con riferimento alla fig. 1, il tastatore perfezionato secondo il trovato, è costituito da un involucro di sostegno 1, di forma sostanzialmente cilindrica, con asta tastatrice 2 montata sull'asse longitudinale del tastatore e fulcrata sul centro di una molla a lamina 3, di forma circolare o simile. With reference to fig. 1, the improved feeler according to the invention, consists of a substantially cylindrical support casing 1, with feeler rod 2 mounted on the longitudinal axis of the feeler and pivoted on the center of a leaf spring 3, of circular or similar shape .

All'estremità libera, l'asta 2 porta la testina tastatrice 4 e, ad una certa distanza da questa, una zona 2a a sezione ridotta, atta a costituire una zona di rottura prestabilita in caso di anomalie d'esercizio o accidentali urti. At the free end, the rod 2 carries the feeler head 4 and, at a certain distance from it, a zone 2a with a reduced section, suitable to constitute a predetermined breaking zone in case of operating anomalies or accidental impacts.

Secondo il trovato, su una mensola 5 predisposta entro detto involucro 1 è montato, perfettamente in asse con detta asta 2 in posizione centrale di riposo, un elemento fotosensibile 6 di tipo noto, ad esempio a fotocellula a quattro quadranti, il cui elemento sensibile è collegato con amplificatori (non rappresentati). Il segnale emesso da questi amplificatori viene inviato ai comandi degli utensili della macchina a copiare. According to the invention, a photosensitive element 6 of a known type, for example with a four-quadrant photocell, the sensitive element of which is sensitive, is perfectly mounted on a shelf 5 arranged inside said casing 1, perfectly in axis with said rod 2 in the central rest position. connected with amplifiers (not shown). The signal emitted by these amplifiers is sent to the commands of the machine tools to copy.

Lateralmente all'elemento fotorivelatore 6 è montato un proiettore 7 di tipo noto, provvisto di una sorgente luminosa 7a e di un concentratore di raggi 7b, atto ad emettere un fascio luminoso 8 di diametro calibrato abbastanza ridotto e diretto contro una faccia di un prisma sottostante 9. On the side of the photodetector element 6 is mounted a projector 7 of a known type, provided with a light source 7a and a ray concentrator 7b, suitable for emitting a light beam 8 of calibrated diameter fairly small and directed against a face of an underlying prism 9.

Questo prisma 9, sopportato dalla stessa mensola fissa 5, è un prisma regolare a facce parallele di forma sostanzialmente a romboide; le sue due opposte facce 9a e 9b sono inclinate di 45° rispetto all'asse dell'involucro 1 per cui il fascio luminoso concentrato 2, dopo una deviazione di 90° contro la faccia inclinata 9b del prisma 9, viene ad incidere sulla faccia 9a del prisma 9 stesso fuoriuscendo in 10 in posizione spostata e perfettamente in asse con l'asse del fotorivelatore 6 e dell'asta 2 considerata in posizione di riposo. This prism 9, supported by the same fixed shelf 5, is a regular prism with parallel faces having a substantially rhomboid shape; its two opposite faces 9a and 9b are inclined 45 ° with respect to the axis of the envelope 1 so that the concentrated light beam 2, after a 90 ° deviation against the inclined face 9b of the prism 9, is incident on the face 9a of the prism 9 itself coming out in 10 in a displaced position and perfectly in axis with the axis of the photodetector 6 and of the rod 2 considered in the rest position.

All'estremità dell'asta 2, interna all'involucro 1, è calettato un riflettore piano 11, sostanzialmente uno specchio, la cui faccia superiore di riflessione è posizionata perfettamente a 90° con l'asse dell'asta 2. Tra il prisma soprastante 9 e lo specchio 11 è interposto un elemento concentratore di raggi 12 e cioè un obiettivo o simile, il quale è montato su detta mensola 5 solidale con l'involucro 1. At the end of the rod 2, inside the casing 1, a flat reflector 11 is keyed, substantially a mirror, the upper reflection face of which is positioned perfectly at 90 ° with the axis of the rod 2. Between the prism above 9 and the mirror 11 there is interposed a ray concentrating element 12, i.e. an objective or the like, which is mounted on said shelf 5 integral with the casing 1.

Sempre sulla mensola fissa 5 è montato un secondo prisma 13, sostanzialmente triangolare, il quale è posizionato con una sua faccia a contatto con la faccia inclinata 9a del prisma 9. Con tale disposizione il fascio luminoso concentrato 8, dopo deviazione entro il prisma 9, viene parzialmente deviato verso lo specchio 11 previa concentrazione entro l'obiettivo 12; lo specchio 11, in posizione di azzeramento (cioè con asta 2 in posibione di riposo e quindi col proprio asse perfettamente coincidente con quello del fotorivelatore 6) riflette così il raggio incidente 10 senza deviazioni. Always on the fixed shelf 5 there is mounted a second prism 13, substantially triangular, which is positioned with one of its faces in contact with the inclined face 9a of the prism 9. With this arrangement the concentrated light beam 8, after deviation within the prism 9, it is partially deflected towards the mirror 11 after concentration within the objective 12; the mirror 11, in the reset position (i.e. with the rod 2 in the rest position and therefore with its own axis perfectly coinciding with that of the photodetector 6) thus reflects the incident ray 10 without deviations.

Questo raggio riflesso 14 è pertanto costretto a ripercorrere il cammino precedente; esso riattraversa il prismo 9 e prosegue senza deviazioni attraverso il prismo 13 fino a colpire il centro dell'elemento sensibile del fotorivelatore 6. This reflected ray 14 is therefore forced to retrace the previous path; it crosses the prism 9 and continues without deviations through the prism 13 until it hits the center of the sensitive element of the photodetector 6.

Pertanto, ad ogni deviazione dalla posizione centrale di riposo dell'asta 2, per effetto delle variazioni di percorso che 5 la testina 4 è costretta a subire a contatto della sagoma da copiare, lo specchio riflettente 11 si inclina rispetto all'asse del tastatore e conseguentemente il raggio incidente 10 verrà riflesso in direzione diversa rispetto all'asse del fotorivelatore 6 e secondo angoli di inclinazione proporzionali alle ampiezze io di deviazione dell'asta 2. Il raggio riflesso 14 in questi casi, dopo aver attraversato i prismi 9 e 13, andrà a colpire zone diverse dei quadranti dell'elemento fotorivelatore 6 il quale emetterà in uscita un segnale amplificato che provvederà a pilotare i comandi degli assi degli utensili di lavorazione. 15 Per consentire l'azzeramento iniziale del tastatore e cioè l'allineamento degli assi del fotorivelatore 6 e dell'asta 2, entro l'involucro 1 sono disposte due lastrine o piastrine 15 e 16, in materiale trasparente quale vetro o simile, fra loro uguali a facce parallele e di forma rettangolare (figg. 2 e 3). 20 Dette piastrine sono poste sul percorso del raggio riflesso 14 e sono sostenute, in posizione sovrapposta, da due telaietti 17 e 18 orientabili, montati su detta mensola fissa 5. Ogni telaietto è provvisto di due viti 19-20 e 21-22, a comando manuale, atte a consentire piccole deviazioni dei telaietti e re-25 lative piastrine. Le piastrine 15 e 16 sono posizionate coi loro assi di simmetria longitudinali a 90° fra loro (fig. 1) mentre detti telaietti sono inclinabili, mediante dette coppie di viti di regolazione, rispetto al loro piano orizzontale di riposo, secondo piani fra loro ortogonali e tali da spostare l'asse di 30 riferimento 23 di angoli alfa e beta fra loro di segno opposto. Therefore, at each deviation from the central resting position of the rod 2, due to the changes in the path that the head 4 is forced to undergo in contact with the template to be copied, the reflecting mirror 11 tilts with respect to the axis of the probe and consequently the incident ray 10 will be reflected in a different direction from the axis of the photodetector 6 and according to inclination angles proportional to the deviation amplitudes io of the rod 2. The reflected ray 14 in these cases, after passing through the prisms 9 and 13, it will hit different areas of the quadrants of the photodetector element 6 which will output an amplified signal which will drive the commands of the axes of the machining tools. 15 To allow the initial resetting of the tracer point, i.e. the alignment of the axes of the photodetector 6 and of the rod 2, two plates or plates 15 and 16 are arranged inside the casing 1, in transparent material such as glass or the like, between them equal to parallel and rectangular faces (figs. 2 and 3). 20 Said plates are placed on the path of the reflected beam 14 and are supported, in an overlapping position, by two adjustable frames 17 and 18, mounted on said fixed shelf 5. Each frame is provided with two screws 19-20 and 21-22, a manual control, designed to allow small deviations of the frames and related plates. The plates 15 and 16 are positioned with their axes of symmetry longitudinal at 90 ° to each other (fig. 1) while said frames are inclinable, by means of said pairs of adjustment screws, with respect to their horizontal resting plane, according to planes orthogonal to each other and such as to shift the axis of 30 reference 23 of alpha and beta angles with each other of opposite sign.

L'operazione di azzeramento consiste pertanto nel far inclinare detti telaietti e relative piastrine finché il raggio riflesso 14, con asta 2 in posizione centrale di riposo, a causa delle successive piccole deviazioni da esso subite attraverso 35 dette piastrine, possa essere corretto in posizione e portato a colpire esattamente il centro della zona sensibile del fotorivelatore 6. The reset operation therefore consists in making said frames and relative plates tilt until the reflected beam 14, with rod 2 in the central rest position, due to the successive small deviations suffered by it through 35 said plates, can be corrected in position and brought to hit exactly the center of the sensitive area of the photodetector 6.

Il dispositivo ogetto del trovato è anche provvisto di una cellula fotoelettrica fissa 24 (fig. 1), disposta sul percorso del 40 fascio deviato dal prisma 9 e atta a ricevere una parte 25 del fascio luminoso che non viene deviato dalla faccia 9a del prisma 9 contro lo specchio 11.11 fascio luminoso 25 viene quindi ad incidere sulla fotocellula 24 la quale corrispenden-temente emette un segnale che, inviato al generatore 7, con-45 sente di poter regolare l'intensità del fascio luminoso 8 emesso dal generatore 7 stesso. The device according to the invention is also provided with a fixed photoelectric cell 24 (fig. 1), arranged on the path of the beam deflected by the prism 9 and adapted to receive a part 25 of the light beam which is not deflected by the face 9a of the prism 9 against the mirror 11.11 the light beam 25 then affects the photocell 24 which correspondingly emits a signal which, sent to the generator 7, allows to be able to adjust the intensity of the light beam 8 emitted by the generator 7 itself.

Il funzionamento è il seguente: azzerato il tastatore come già detto e posta la testina 4 dell'asta 2 a contatto col profilo della sagoma da copiare, l'asta 2 viene sottoposta a deviazio-50 ni di ampiezza variabile; le deviazioni dell'asta comportano inclinazioni dello specchio 11 rispetto alla sua posizione di riposo per cui il raggio incidente 10 viene riflesso con angoli di riflessione variabili in relazione alle deviazioni dello specchio 11. Il raggio riflesso 14 andrà così a colpire zone diverse 55 dei quadranti sensibili del fotorivelatore 6 il quale, tramite amplificatori adatti, emetterà segnali atti a pilotare i comandi degli assi degli utensili della macchina a copiare. The operation is as follows: once the probe has been reset as mentioned above and the head 4 of the rod 2 is placed in contact with the profile of the template to be copied, the rod 2 is subjected to deviations of 50 variable width; the deviations of the rod involve inclinations of the mirror 11 with respect to its rest position whereby the incident ray 10 is reflected with variable reflection angles in relation to the deviations of the mirror 11. The reflected ray 14 will thus affect different areas 55 of the quadrants sensors of the photodetector 6 which, by means of suitable amplifiers, will emit signals suitable for driving the commands of the axes of the tools of the copying machine.

Ovviamente, al dispositivo tastatore sopra descritto possono in pratica essere apportate modifiche e varianti di carat-60 tere equivalente senza uscire dall'ambito di protezione del trovato. Obviously, modifications and variations of equivalent character can be practically made to the feeler device described above without departing from the scope of the invention.

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1 foglio disegni 1 sheet of drawings

Claims

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1. Probe device of the light beam emission type for piloting the commands of the tool axes of a model copying machine, equipped with a generator (7) of a calibrated light beam (8) and a photodetector element ( 6) electrically connected to the tool control elements, as well as a rod (2) for the feeler head holder (4) elastically pivoted in a central position to the feeler pin, a device characterized in that it comprises a reflection means (11) integral with said rod (2) at the opposite end to that to which said head (4) is fixed and positioned in axis with said fixed photorvalue element (6)

in the conditions of the head-holder rod (2) in the central rest position, as well as a pair of prisms (9-13) fixed and integral with the body of the probe and positioned so as to deflect said light beam (8) bringing it perpendicular to the reflection means (11) which is able to return said light beam (8) until it hits the photodetector element (6) with deviations, with respect to the centered zero position, variable in relation to the position taken by the feeler head (4 ) along the template to be copied, said deviations being detected by the photodetector element (6) and sent to the control devices of the tools of the copying machine.

2. Probe device according to claim 1, characterized in that the reflection means (11) consists of a flat mirror element, keyed at the head of said rod (2) transversely to the axis of said rod and on the opposite side of the head (4), adapted to follow the deviations suffered by the rod itself during the path of the feeler head (4) along the outline of the template.

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Touch probe device according to claim 1, characterized in that the pair of deflection prisms (9-13) consists of a first substantially rhomboid-shaped prism (9), having two opposite parallel faces (9a, 9b) both inclined at 45 ° with respect to the axis of the rod (2), said prism (9) being positioned with one face (9b) on the path of said light beam (8) and with the other face (9a) on the axis of said mirror element (11), as well as from a second prism (13) in contact with the first prism (9) and being integral with it, said second prism (13), having a substantially triangular shape, suitable to allow the beam (14 ) detected by said mirror element (11) to cross said prisms and hit said photodetector (6) in one of its quadrants with sensitive elements, with deviations, with respect to the center of said sensitive elements, corresponding to the deviations assumed by the rod (2) compared to its central resting position.

A feeler device according to claim 3, characterized in that a spoke concentrating element (12) is interposed between said prisms (9-13) and said mirror element (11), such as a fixed target integral with the feeler body.

5. Probe device according to claim 1, characterized in that it provides on the path of the reflected beam (14) a pair of transparent plates (15-16), with flat and parallel faces, arranged according to two axes perpendicular to each other and with respect to the radius being reflected, said plates being mounted on adjustable frames (17 and 18) by means of screws (19-20 and 21-22) and able to allow the correction of the position of the reflected beam (14) so as to bring it in axis with the axis of the said photodetector (6) for the initial zeroing of the device before its use.

6. Probe device according to claim 3, characterized in that it provides a photosensitive element, such as photoelectric cell (24), integral with the probe and positioned so as to receive part of the light beam (8) not deflected from the face (9a) of the first prism (9) against said flat reflective element (11), the signal emitted by said photocell being sent to said light generator (7) and used for adjusting the intensity of the light beam (8) emitted.