DE1463437C - Kontaktfühler für Nachformwerkzeug maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kontaktfühler für Nachformwerkzeugmaschinen mit einem gegen Federkraft axial bewegbaren Stößel, durch den das Schließen bzw. öffnen von einstellbaren Kontaktpaaren steuerbar ist.

Eine solche Ausführungsform eines Kontaktfühlers ist aus der USA.-Patentschrift 2 225 717 ersichtlich. . Bei der Bearbeitung von Werkstücken im Nachformverfahren ist es zur Erzielung der größtmöglichen Genauigkeit notwendig, die Empfindlichkeit des Fühlers den Betriebsbedingungen, insbesondere der Vorschubgeschwindigkeit, anzupassen. Um eine einstellbare Empfindlichkeit der Kontaktfühler zu erreichen, sind mehrere, im Prinzip unterschiedliche Kontaktfühler bekannt. ■:.,:.·

Die meistgebräuchliche und einfachste Kontaktfühlerausführung sieht zur Einstellung der Empfindlichkeit Schraubkontakte vor, die jeweils den Erfordernissen entsprechend justiert werden (USA.-Patentschrift 2 225 717). Diese Einstellmethode ist sehr zeitraubend und für den Bedienungsmann der Werkzeugmaschine oft schwierig durchzuführen, da immer mehrere Schraubkontakte in bestimmter Reihenfolge eingestellt werden müssen.

Bekannt ist ferner, den Fühler relativ zur Schablone verschiebbar anzuordnen, wodurch die wirksame Länge des Fühlstiftes und somit auch die Empfindlichkeit des Fühlers verändert werden kann (deutsche Auslegeschrift 1 123 178). Die Anwendbarkeit dieser Methode ist jedoch auf senkrecht zum Fühlstift angeordnete zweidimensionale Schablonen beschränkt. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß mit zunehmender Fühlerempfindlichkeit der Anlagedruck des Fühlstiftes an die Schablone ansteigt, was jedoch im Widerspruch zu den Anforderungen der Praxis steht.

Bekannt ist ferner ein Kontaktfühler, bei dem durch Veränderung der mechanischen Hebelübersetzung zwischen Taststift und Kontakthebel eine Änderung der Fühlerempfindlichkeit erreicht wird (deutsche Auslegeschrift 1 053 281). Nachteilig ist auch hier der mit der Fühlerempfindlichkeit ansteigende Fühlstiftanlagedruck. Außerdem ist der mechanischen Hebelübersetzung neben einem schlechten Wirkungsgrad auch eine gewisse Hysterese eigen, so daß die Schaltpunkte bei zunehmender Fühlerauslenkung nicht mit den Schaltpunkten bei abnehmender Fühlerauslenkung übereinstimmen. ■ ^:

Für Kontaktfühler, die nur drei Schaltstellungen — je eine für »Einwärtsbewegung«, »Leitvorschüb« und »Auswärtsbewegung« — aufweisen, ist es bekannt, neben dem Ruhekontakt für die Einwärtsbewegung einen federnd ausgebildeten zweiten Ruhekontakt anzuordnen (deutsche Auslegeschrift 1 088 317).- Je nachdem, ob diese beiden Ruhekontakte durch einen Schalter leitend miteinander verbunden werden oder nicht, ergibt sich ein kleinerer oder größerer Bereich für die zweite Schaltstellung (Leitvorschub). Diese Anordnung ermöglicht zwar eine Anpassung der Fühlerempfindlichkeit in zwei Stufen an die Vorschubgeschwindigkeit, jedoch ist die Fühlerauslenkung bis zur dritten Schaltstellung (Auswärtsbewegung) in beiden Empiindlichkeitsstufen gleich groß und damit die Abweichung von der Sollform beim Schlichten genauso groß wie beim Schruppen. Darüber hinaus ist diese Methode bei den in der Praxis häufig angewendeten 5-StelIungs-Fühlern nicht durchführbar.

Es sind auch Ausführungen bekannt, wo in einem Fühler zwei komplette Kontaktsysteme eingebaut sind, von denen das eine auf hohe Empfindlichkeit für die Schlichtbearbeitung, das andere auf geringe Fühlerempfindlichkeit für die Schruppbearbeitung eingestellt ist, wobei durch einen Schalter entweder das eine oder das andere Kontaktsystem ausgewählt werden kann. Der Nachteil eines solchermaßen ausgeführten Kontaktfühlers liegt darin, daß in aufwendiger Weise für nur zwei auswählbare Empfindlichkeitsstufen zwei komplette Kontakthebelsysteme vorhanden seinmüssen, ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten elektrischen Kontaktfühler mit axial beweglichem Stößel und von diesem betätigbaren Kontakten derart auszubilden, daß er unter Vermeidung jeglicher mechanischer Ubersetzungselemente mit beliebig vielen Empfindlichkeitsstufen versehen werden kann, wobei die für eine bestimmte Zahl von Empfindlichkeitsstufen erforderliche Anzahl von Kontaktpaaren möglichst klein sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die untereinander gleich aufgebauten Kontaktpaare jeweils aus übereinanderliegenden Kontaktfedern bestehen, deren dem zentral angeordneten Stößel abgewandte Enden in einem Gehäuse isoliert eingesetzt sind, und daß eine größere als die für den zu steuernden Bewegungszyklus erforderliche Anzahl von auf unterschiedliche Empfindlichkeit eingestellten Kontaktpaaren vorgesehen ist, die in mehreren, senkrecht zur Achse des Stößels liegenden Ebenen angeordnet und durch Ansätze des Stößels direkt betätigbar sind.

Nach einem weiteren Merkmal im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltpunkte der Kontaktpaare entsprechend einer geometrischen Reihe eingestellt sind.

In Ausgestaltung der Erfindung sind entsprechend der jeweils erforderlichen Empfindlichkeit des Kontaktfühlers Kontaktpaare durch eine Schalteinrichtung gruppenweise aus der Anzahl der vorhandenen Kontaktpaare auswählbar.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung werden die Nachteile der bekannten Kontaktfühler vermieden. Insbesondere wird ermöglicht, daß in verschiedenen Empfindlichkeitsstufen alle Kontaktpaare außer dem ersten Kontaktpaar verschiedene Funktionen im Schaltzyklus für die Bewegungsrichtungen übernehmen.

Im Vergleich mit der vorerwähnten bekannten Fühlerausführung mit zwei Kontaktsystemen für zwei Empfindlichkeitsstufen, die acht Kontaktpaare benötigt, sind bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Fühlers mit gleich viel Kontaktpaaren vier Empfindlichkeitsstufen erzielbar. Bei Stufung der Arbeitspunkte in geometrischer Reihe sind beispielsweise bei einem Stufenfaktor 1,26 mit 16 Kontaktpaaren zehn Empfindlichkeitsstufen zu je vier Kontaktpaaren auswählbar. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar als 5-Stellungs-Fühler in Verbindung mit einer Fühlersteuerung für eine Werkzeugmaschine mit zueinander senkrecht stehenden Vorschubbewegungen. Es zeigt
A b b. 1 die den fünf Schaltstellungen des 5-Stellungs-Fühlers entsprechenden Bewegungsrichtungen,
A b b. 2 das zugehörige Schaltbild,
A b b. 3 ein Schema der Zuordnung der Kontaktpaare mit ihren Schaltpunkten A bis H zu den fünf Schaltstellungen des Fühlers bei vier auswählbaren Empfindlichkeitsstufen I bis IV,

A b b. 4 und 5 zwei Varianten eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kontaktfühlers.
Nach A b b. 1 haben die vier Schaltpunkte A, B,

C, D voneinander ungefähr gleiche Abstände. Die Fühlerauslenkung beträgt beispielsweise 10 μΐη bis zum Schaltpunkt A, 50 μπα bis B, 90 μπι bis C und 130 μΐη bis D. Die sogenannte Totzone zwischen zwei Schaltpunkten beträgt somit 40 μπι. Erfindungsgemäß werden nach dem Beispiel nicht nur vier Kontaktpaare für die Schaltpunkte A bis D bzw. einen Schaltzyklus, sondern darüber hinaus zusätzlich weitere vier Kontaktpaare für die Schaltpunkte E bei 180 μπι, F bei 250 μπι, G bei 360 μπι und H bei 540 μπι vorgesehen. Durch diese zusätzlichen vier Kontaktpaare können mit Hilfe eines Wahlschalters vier Kontaktgruppen zu je vier Kontaktpaaren für vier verschiedene Empfindlichkeitsstufen ausgewählt werden, und zwar gemäß Abb. 2 und 3: X5

Empfindlichkeitsstufe I

Schaltpunkte A, B, C, D — Kontaktgruppe 1, 2, 3, 4 mit 10, 50, 90,130 μπι Auslenkung und 40 μπι Totzone;

Empfindlichkeitsstufe II

Schaltpunkte A, C, E, F — Kontaktgruppe 1, 3,

5, 6 mit 10, 90, 180, 250 μπι Auslenkung und 70

bis 90 μπι Totzone;

25 Empfindlichkeitsstufe III

Schaltpunkte A, D, F, G — Kontaktgruppe 1, 4,

6, 7 mit 10, 130, 250, 370 μηι Auslenkung und 120 μπι Totzone, und

Empfindlichkeitsstufe IV Schaltpunkte A, E, G, H — Kontaktgruppe 1, 5,

7, 8 mit 10, 180, 370, 540 μπι Auslenkung und 170 bis 190 μηι Totzone.

A b b. 2 zeigt das Stromlaufbild für die Fühlersteuerung. Mit 1 bis 4 sind die für die fünf Schaltstellungen notwendigen vier Fühlerkontaktpaare mit den Schaltpunkten A bis D bezeichnet, und die Zahlen 5 bis 8 kennzeichnen die vier zusätzlichen Kontaktpaare mit den Schaltpunkten E bis H.

Für die Auswahl der Empfindlichkeitsstufen I bis IV ist der Wahlschalter S vorgesehen. R₁ bis i?₄ sind die Relais für die Schaltung der elektromagnetischen Kupplungen K₁, K₂ und K₃..

Im Ruhezustand des Fühlers sind alle Kontaktpaare 1 bis 8 offen, kein Relais ist erregt, und die Kupplung K₁ erhält über den Öffner R₂ des Relais R₂ Strom. Bei Fühlerauslenkung schließt zunächst der Kontakt 1, das Relais ,R₁ wird erregt und schaltet über den Schließer R₁ zur bereits eingeschalteten Kupplung K₁ zusätzlich die Kupplung K₂ ein. Ist der Wahlschalter S auf die Empfindlichkeitsstufe I eingestellt und wird bei weiter zunehmender Fühlerauslenkung der Kontakt 2 geschlossen, dann öffnet das Relais R₂ den Stromkreis zur Kupplung K₁, und es bleibt somit nur die Kupplung K₂ eingeschaltet. Bei weiterer Fühlerauslenkung wird nach Schließen des Kontaktes 3 das Relais R₃ mit dem Schließer R₃' die Kupplung K₃ zusätzlich einschalten, und danach schaltet das Relais Ri die Kupplung K₂ mittels seines Öffners 2?₄' aus, so daß die Kupplung^ allein eingeschaltet ist. Bei abnehmender Fühlerauslenkung verlaufen die geschilderten Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge.

Die Schaltung kann auch mit Öffnern im Fühler an Stelle der in A b b. 2 dargestellten Schließer 1 bis 8 ausgeführt werden, wobei selbstverständlich die Kontakte in den Kupplungsstromkreisen entsprechend geändert werden müssen.

Wird durch den Schalter S die Empfindlichkeitsstufe II gewählt, dann übernimmt der Kontakt 3 die Funktion, die vorher der Kontakt 2 innehatte. Ebenso übernimmt der Kontakt 5 die Funktion des Kontaktes 3 und der Kontakt 6 jene des Kontaktes 4. Sinngemäß treten bei den Empfindlichkeitsstufen III bzw. IV die Kontakte 4, 6, 7 bzw. 5, 7, 8 an die Stelle der Kontakte 2, 3 und 4.

A b b. 4 zeigt als Beispiel einen Fühler mit vier Kontaktpaaren, bei dem die Kontaktpaare als Schließer ausgeführt sind, und A b b. 5 zeigt die Variante mit Öffnern. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die aktiven Kontaktfedern 23 und die Gegenkontaktfedern 24 jeweils nur beim Kontaktpaar 4 mit diesen Bezugszeichen versehen. Die um ein axial verschiebbares Kugelgelenk 11 bewegliche Fühlerstange 12 kann durch den mit ihr fest verbundenen Fühlstift 13 nach allen Richtungen bewegt werden. Diese Bewegung wird durch eine Kugel 14 auf einen z. B. durch eine Kugelführung 15 geführten und in axialer Richtung beweglichen Stößel 16 übertragen. Eine Feder 18 drückt den Stößel 16 und damit auch die Fühlerstange 12 in ihre Ruhelage zurück. Die jeweils aus übereinanderliegenden Kontaktfedern 23, 24 bestehenden Kontaktpaare 20 sind jeweils auf einem eigenen Träger 19 isoliert im Gehäuse befestigt. Die aktiven Federn 23 der Kontaktpaare 20 können durchs Ansätze 17 des Stößels 16 direkt betätigt werden. Zu diesem Zweck werden die aktiven Federn 23 zweckmäßigerweise mit einem Betätigungsnippel aus Isoliermaterial versehen. Mit Hilfe der in einem federnden Element eingebauten Stellschraube 21 kann das Kontaktpaar 20 grob justiert werden, und durch die von außen zugängliche Stellschraube 22 kann die Feinverstellung vorgenommen werden. Zwecks günstiger Raumausnützung werden die Kontaktpaare 20 in mehreren, senkrecht zum Stößel 16 liegenden Ebenen angeordnet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Kontaktfühler für Nachformwerkzeugmaschinen mit einem gegen Federkraft axial bewegbaren Stößel, durch den das Schließen bzw. Öffnen von einstellbaren Kontaktpaaren steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die untereinander gleich aufgebauten Kontaktpaare (20) jeweils aus übereinanderliegenden Kontaktfedern (23, 24) bestehen, deren dem zentral angeordneten Stößel (16) abgewandte Enden in einem Gehäuse isoliert eingesetzt sind, und daß eine größere als die für den zu steuernden Bewegungszyklus erforderliche Anzahl von auf unterschiedliche Empfindlichkeit eingestellten Kontaktpaaren (20) vorgesehen ist, die in mehreren, senkrecht zur Achse des Stößels (16) liegenden Ebenen angeordnet und durch Ansätze (17) des Stößels (16) direkt betätigbar sind.

2. Elektrischer Kontaktfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltpunkte der Kontaktpaare (20) entsprechend einer geometrischen Reihe eingestellt sind.

3. Elektrischer Kontaktfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der jeweils erforderlichen Empfindlichkeit des Kontaktfühlers Kontaktpaare durch eine Schalteinrichtung (5) gruppenweise aus der Anzahl der vorhandenen Kontaktpaare auswählbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen