DE1035540B

DE1035540B - Elektrischer Fuehler fuer Nachformwerkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE1035540B
Application number: DEG17126A
Authority: DE
Inventors: Merton Oswald Bassett
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1954-05-13
Filing date: 1955-05-12
Publication date: 1958-07-31
Also published as: CH337758A; GB769978A; US2839733A; FR1134381A

Description

DEUTSCHES

kl. 75 a 14

INTERNAT. KL. B 44 fe

PATENTAMT

G 17126 Ib/75 a

ANMELDETAG: 12. MAI 1955

BEKANNTMACHUNG
DEE ANMELDUNG
UND AUSGABE DEK
AÜSLEGESCHRIFT: 31. JULI 19 58

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Fühler für Nachformwerkzeugmaschinen.

Für solche Werkzeugmaschinen, die Werkstücke nach einer Schablone oder einem Modell bearbeiten, sind bereits elektrische Fühler bekannt, die symmetrisch zu einer Achse in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen je zwei einander gegenüberliegende, ortsfeste Spulen enthalten, zwischen denen ein mit einem allseitig auslenkbaren Fühlstift verbundener Anker angeordnet ist. Die die Lage des Ankers anzeigenden elektrischen Größen, die je einer Koordinate entsprechen, werden von je zwei einander gegenüberliegenden Spulen abgenommen. Diese beiden elektrischen Größen werden nach entsprechender Verstärkung zur Steuerung des Bearbeitungswerkzeuges verwendet.

Erfindungsgemäß wird nun ein elektrischer Fühler für Nachformwerkzeugmaschinen vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß auf dem Anker eine Sekundärspule angeordnet ist und die feststehenden Primärspulen paarweise an gegeneinander in der Phasenlage um π/2 verschobene Bezugsspannungen angelegt sind.

In der Sekundärspule des Fühlerstiftes wird bei Ruhelage, also genauer Symmetrie zu allen festen Spulen, kein Signal erzeugt. Wird der Fühlerstift jedoch in irgendeiner Richtung ausgelenkt, so wird in dieser eine Spannung induziert, die aus den induzierten Komponenten der phasenverschobenen Felder der feststehenden Primärspulen resultiert, d. h., die verschiedenphasigen Spannungen werden vektoriell addiert, so daß ein einziges Ausgangssignal entsteht, bei dem Amplitude und Phase dieser Spannung der Lage des Fühlerstiftes entsprechen.

Dadurch, daß so nur ein einziges Ausgangssignal für die Steuerung der Werkzeugmaschine entsteht, ist nur ein einziger Verstärker nötig, während bei den bisher bekannten elektrischen Fühlern zwei getrennte Signalspannungen erzeugt wurden und dementsprechend auch zwei Verstärker für die Verstärkung und Vereinigung dieser Spannungen zu einer einzigen Spannung, deren Größe der Ablenkung proportional ist und deren Phasenlage vom Ablenkwinkel abhängt, erforderlich waren.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Skizze einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines entsprechenden Fühlerspindelkopfes längs der Linie 2-2 in Fig. 3 und

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2.

Der Fühlerspindelkopf besteht aus einem äußeren Rohrgehäuse 1, einer kopfseitigen Deckplatte 2 mit Befestigungsgewindebohrungen 36 und einer boden-

Elektrischer Fühler
für Nachformwerkzeugmaschinen

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. Mai 1954

Merton Oswald Bassett, Schenectady, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

seitigen Deckplatte 3. Das Gehäuse 1 hat zweckmäßigerweise eine zylindrische Form und ist aus einem festen, nichtmagnetischen Material, ζ. Β. Messing oder Aluminium, gefertigt.

Im Gehäuse 1 ist an der Gehäuseinnenwandung ein erstes Paar von Magnetkernen 4 und 5 befestigt. Diese Magnetkerne haben U-Form und sind aus einem Material von guten magnetischen Eigenschaften, z. B. Siliziumstahl, gefertigt. Sie sind mit Maschinenscbrauben 6 und 7 an der Gehäusewandung befestigt und durch Federteller 8 und 9 gegen Verdrehungen oder Verschiebungen gesichert. Beim Anziehen der Schrauben werden die Kanten der Federteller 8 und 9 gegen die Innenwandung des Gehäuses 1 gedrückt. Die Kerne sind so justiert, daß ihre magnetischen Achsen eine gemeinsame Ebene einnehmen und die Pole einander gegenüberstehen. Unter »magnetischer Achse« wird dabei die Verbindungslinie der beiden Pole eines Magneten verstanden. Auf den Schenkeln der U-förmigen Kerne sind Primärspulen angeordnet, und zwar liegen auf dem Kern 4 die Spulen 10 und 11 und auf dem Kern 5 die Spulen 12 und 13.

Im Inneren des Gehäuses ist in gleicher Weise noch ein zweites Paar U-förmiger Magnetkerne 14 und 15 angeordnet, die genauso ausgebildet und mit Hilfe der Schrauben 16 und 17 und der Federteller 18 und 19 ebenso befestigt sind wie die Kerne 4 und 5.

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Die magnetischen Achsen des zweiten Magnetkernpaares liegen genauso in einer Ebene, die auf der Ebene, in der die magnetischen Achsen des ersten Kernpaares liegen, senkrecht steht. Diese beiden Ebenen schneiden sich in einer Linie, die parallel zu den magnetischen Achsen sämtlicher vier Kerne verläuft und den gleichen Abstand von diesen vier Achsen besitzen soll, so daß die vier Magnetkerne also symmetrisch zu dieser Achse liegen.

Auf den geraden Schenkeln des U-förmigen Kernes 14 sitzen zwei Primärspulen 20 und 21, und in gleicher Weise sitzen auf den geraden Schenkeln des Kernes 15 zwei Primärspulen 22 und 23. Die Deckplatte 2 hat eine Andrehung und ist mit dieser in das Gehäuse 1 eingepreßt. An der Deckplatte 2 ist mit Hilfe von Schrauben 24 der sich in Längsrichtung im Gehäuse erstreckende Fühlerstift 25 befestigt. Das entgegengesetzte Ende des Fühlerstiftes ragt aus einer kreisförmigen Öffnung in der Bodenplatte heraus und ist mit einem Spannfutter 26 versehen. Ein Schablonentaster 27, der zur Herstellung des mechanischen Kontaktes mit dem Modell oder der Schablone dient, ist fest in den Spannbacken eingespannt. Der Fühlerstift 25 ist zweckmäßigerweise aus einem hochwertigen federnden Material, z. B. Chrom-Molybdän-Stahl, gefertigt. Dank seiner Elastizität kann der Fühlerstift aus seiner Zentrallage in beliebiger radialer Richtung abgebogen werden. Nahe seinem beweglichen Ende ist ein Anker 28 von rechteckigem Querschnitt angebracht. Bei 25 a ist der Anker 28 mit seinem Flansch 28 a an dem Fühlstift 25 angeschraubt. Der Anker 28 ist aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität, z. B. Siliziumstahl, gefertigt. Auf diesem Anker 28 sitzt eine Sekundärwicklung 29 mit Klemmen 29α, 29 b für das Ausgangssignal.

Die auf dem ersten Paar von stationären Kernen 4 und 5 sitzenden Primärspulen 10, 11, 12 und 13 sind an Klemmen 30 und 31, die ihrerseits mit einer Bezugswechselspannungsquelle verbunden sind, angeschlossen und mit den Klemmen 30 und 31 in Reihe geschaltet. Obgleich eine derartige Reihenschaltung nicht unbedingt notwendig ist, erweist sie sich doch insofern vorteilhaft, als in diesem Falle der Stromfluß in den einzelnen Spulen jeweils gleich ist. Ebenso ist es nicht unbedingt erforderlich, daß jeder der stationären Kerne zwei Primärspulen trägt. Vielmehr können die beiden Spulen zu einer einzigen Spule vereinigt werden. Allerdings ist durch die Anbringung von zwei Spulen, deren jede auf einem der geraden Schenkel sitzt, der zur Verfügung stehende Raum gut ausgenutzt, so daß eine kompakte Konstruktion erhalten wird.

In gleicher Weise sind die Primärspulen 20, 21, 22 und 23 mit Klemmen 32 und 33 in Reihe geschaltet. Die Klemmen 32 und 33 sind ihrerseits an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen, deren Spannung gegenüber der Wechselspannung von den Klemmen 30 und 31 um eine Viertelperiode phasenverschoben ist. Die Klemmen 29a, 29b, 30, 31 und 32, 33 sind in ein Kabelanschlußstück 34 am Gehäuse 1 gelegt.

Wenn den Spulen 10, 11, 12 und 13 über die Bezugsspannungsklemmen 30 und 31 eine Wechselspannung zugeführt wird, so wird im stationären Kern 4 und in dem Anker 28 ein FIuBi⁷I induziert, der durch die Pfeile 37, 38 und 39 angedeutet ist, und ebenso im stationären Kern 5 und im Anker 28 ein durch die Pfeile 40, 41 und 42 dargestellter Fluß F2 induziert. Befindet sich der bewegliche Anker 28 in seiner Mittellage, so sind die Flüsse Fl und F2 gleich groß und von entgegengesetzter Polarität, so daß der aus den Flüssen Fl und F 2 im Anker 28 resultierende Fluß Null ist. In gleicher Weise werden durch die den Primärspulen 20,21,22 und 23 zugeführte viertelperiodenverschobene Spannung Flüsse F 3 und F 4 in den stationären Kernen 14 und 15 und dem Anker 28 induziert. Die Flüsse F 3 und F 4 sind im Anker 28 ebenfalls entgegengesetzt, wenn sich der Anker 28 in seiner Mittelstellung befindet und der resultierende

ίο Fluß aus F3 und F 4 im Anker 28 ebenfalls Null ist. Folglich ist auch die in der Sekundärwicklung 29 induzierte Spannung Null.

Wird der Fühlerstift 25 in der Richtung A, d. h. in der Ebene der Kerne 4 und 5, ausgelenkt, so vergrößert sich der Spalt zwischen dem Kern 4 und dem Anker 28 und verkleinert sich der Spalt zwischen dem Kern 5 und dem Anker 28. Das hat zur Folge, daß der Fluß Fl ansteigt und der Fluß F 2 abnimmt. Der sich im ausgelenkten Anker 28 ergebende Fluß ist

so gleich der Differenz zwischen beiden, d.h. F2 — Fl. In der Sekundärwicklung 29 wird eine entsprechende Wechselspannung induziert.

Eine Ablenkung in der entgegengesetzten Richtung B hat zur Folge, daß in der Spule 29 eine Spanas nung von entgegengesetzter Polarität, d. h. eine Spannung, die gegenüber der vorerwähnten Spannung um π/2° phasenverschoben ist, induziert wird. Die Größen dieser Spannungen sind den Auslenkungen proportional. Entsprechendes wird bei Auslenkungen in Richtung C und D in der Ebene der Kerne 14 und 15 bewirkt.

Erfolgt die Ablenkung in einer Richtung, die mit der Ebene der stationären Kerne 4 und 5 einen Winkel χ bildet, so ist die Komponente einer derartigen Auslenkung in der genannten Ebene gleich der Auslenkung mal dem Kosinus des Winkels χ und die Komponente der Auslenkung in der Ebene der Kerne 14 und 15 gleich der Auslenkung mal dem Sinus des Winkels x. Auf diese Weise werden in der Sekundärspule zwei Spannungskomponenten induziert, von denen die eine der ursprünglichen Auslenkung mal dem Kosinus des Winkels χ proportional und in Phase mit der Bezugsspannung ist und die andere der ursprünglichen Ablenkung mal dem Sinus des Winkels χ proportional und in Phase mit der viertelperiodenverschobenen Spannung ist. Dadurch, daß die beiden Bezugsspannungen um π/2 phasenverschoben sind, ist die in der Sekundärspule 29 induzierte Spannung gleich der Summe der beiden Teilspannungen und mithin ihre Größe der tatsächlichen Auslenkung proportional, während ihre Phasenlage gegenüber der der Bezugsspannungen dem Winkel χ entspricht.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Fühler für Nachformwerkzeugmaschinen mit symmetrisch zu einer Achse in aufeinander senkrecht stehenden Ebenen einander gegenüberliegend fest angeordneten Spulen und einem allseitig schwenkbaren, in der Symmetrieachse liegenden Fühlstift, der einen zwischen den Spulen liegenden Anker trägt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Anker (28) eine Sekundärspule (29) angeordnet ist und die feststehenden Primärspulen (10 bis 13 und 20 bis 23) paarweise (10, 11 und 12, 13 bzw. 20, 21 und 22, 23) an gegeneinander in der Phasenlage um π/2 verschobene Bezugsspannungen angelegt sind.

2. Elektrischer Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Primärspulen aus zwei Spulenteilen (10 und 11, 12 und 13, 20 und 21, 22 und 23) besteht, die jeweils in Richtung der Achse der Sekundär spule (29) nebeneinander auf den Schenkeln eines hufeisenförmigen Kernes (4, 5, 14 bzw. 15) angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 708 292.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen