DE1552548A1

DE1552548A1 - Tasteinrichtung fuer Nachformwerkzeugmaschinen,insbesondere Nachformfraesmaschinen

Info

Publication number: DE1552548A1
Application number: DE19661552548
Authority: DE
Inventors: Hans Schaefer
Original assignee: NASSOVIA WERKZEUGMASCHINENFABRIK GmbH
Current assignee: NASSOVIA WERKZEUGMASCHINENFABRIK GmbH
Priority date: 1964-06-24
Filing date: 1966-10-14
Publication date: 1970-01-08
Also published as: CH471635A; FR1551221A; CH448689A; GB1107204A; BE706628A; US3241455A; GB1176676A

Description

Langen b/Frankfurt/M.

lasteinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfräsmaschinen

Die Erfindung betrifft tastergesteuerte Nachformwerkzeugmaschinen,' insbesondere Nachformfräsmaschinen, und bezieht sich auf eine Tästeinrichtung, die nach dem Prinzip der Taster-voreilung arbeitet und zu diesem Zweck mit einer aus einem um die Achse eines am Taster fest angeordneten Meßorgans umlauf end im Sinne der Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend antreibbaren Meßkopf, einer Vorsteuerkraft und einem Vorsteuerorgan bestehenden Vorsteuereinrichtung ausgerüstet ist, welche mittels der 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.

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Bei bekannten Tasteinrichtungen dieser Art sind normalerweise an der Tasterstange hydraulische Ventile, elektrische Kontakte, induktive Geber od.dgl. angeordnet, die als Kommandogeber für den Werkzeugvorschub dienen. Als Meßorgan dienen entweder eine am oberen Ende der Tasterstange angeordnete Kugel, ein Ring oder mehrere Bolzen, während als Vorsteuerorgan elektrische, hydraulische oder pneumatische Schalter Verwendung finden.

Der stillstehende oder im Sinne der Vorsteuerung rechts-oder linksdrehend angetriebene Meßkopf umschließt hierbei meist ringförmig das Meßorgan in der Weise, daß zwischen einem Anschlagring oder dem Durchmesser eines die Mantellinie mehrerer Anschläge berührenden gedachten Kreises, des sogenannten Meßkreises, 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 Anschläge gebildeten Meßkreis zu drücken vermag. Diese Exzentrizität bewirkt die Voreilung des Tasters und ihre wirksame Größe während des Abtastvorganges sowie im Moment des Zusammehfallens von Berührungstangente zwischen Taster und Modell mit der Modellkontur ist für die Nachformgenauigkeit bestimmend.

Bei einer bekannten Tasteinrichtung für lachformfräsmaschinen arbeitet die Vorsteuereinrichtüng 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 eine exzentrische Lage zur Meßkopfachse gegen den Meßkreis begrenzende Stützrollen zu drücken sucht und von einem Elektromotor über eine elektromagnetische Wendekupplung im Sinne der VorsiEurung rechts- oder linksdrehend angetrieben wird. Bei dieser Tasteinrichtung ist die Viorsteuereinrichtung um eine durch die Mitte der Kugel hindurchgehende Achse, nämlich um die Tasterachse, drehbar, sowie um die Tasterachse rechtwinklig schneidende Achsen

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schwenkbar und in beliebigen Winkellagen feststellbar. Mit, dieser Anordnung kann bei Blockirung der Auslenkfähigkeit der Tasterstange in einer Achse jeweils in einer Ebene des Raumes abgetastet und kopiergefräst werden. Obgleich mit einer derartigen Vorsteuereinrichtung sowohl im Umrißfräsverfahren als auch im Zeilenfräsverfahren praktisch in jeder beliebigen Richtung des Raumes automatisch kopiert werden kann, erfordert das hierfür notwendige Drehen oder Schwenken der Vorsteuereinrichtung um die Tasterachse bzw. eine die Tasterachse rechtwinklig kreuzende Achse einen gewissen Bedienungsaufwand.

Eine andere bekannte Tasteinrichtung arbeitet mit einer hydraulisch wirkenden Vorsteuereinrichtung, die aus drei am· oberen Ende.des Tasters in Richtung der Raumkoordinaten angeordneten Vorsteuerbolzen und einem um jeweils einen Bolzen im Sinne der Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend angetriebenen hydraulischen Ventil besteht, dessen Kolben zusammen mit den Vorsteuerkolben einen hydraulischen Schalter bildet. Während die Anzahl der möglichen Abtastrichtungen bei dieser Vorsteuereinrichtung auf die drei Koordinatenebenen des Raumes begrenzt ist, muß hierbei für jeden Wechsel der Abtastebene das als Vorsteuerorgan wirkende hydraulische Ventil samt Meßkopf und Vorsteuerkraft erzeugendem Organ von einem Vorsteuerbolzen abgenommen und durch Umstecken in Wirkverbindung mit· einem'anderen Vor Steuer bolzen gebracht werden. Der Bedienungsaüfwand bei diesem Umstecken ist noch größer und zeitraubender als bei einem Schwenken oder Drehen der Vorsteuereinrichtung und die Gefahr einer Beschädigung der Vorsteuereinrichtung ist nicht ausgeschlossen.

Darüber hinaus arbeiten sämtliche bekannten Tasteinrichtungen dieser Art mit zusätzlichen Antriebsvorrichtungen zur Erzeugung der sogenannten Zeilenzustellbewegung, die stets am Ende einer abgetasteten und nachgefrästen Zeile einsetzt und an die sich in entgegengesetzter Laufrichtung die nächste Fräszeile anschließt. Die Zeilenzustellbewegung bildet hier-

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bei einen vom Tastvorgang losgelösten selbständigen Antriebs— Vorgang, was in der Praxis zu mancherlei Nachteilen führt. · So ist es z.B. bei einmal vorgewählter Größe und Geschwindigkeit der Zeilenzustellbewegung nicht möglich, in beliebigem Wechsel innerhalb der Präszeile über die Zeilenzustellbewegung die Zeilenrichtung zu ändern. Stattdessen ist es notwendig, daß Taster und Werkzeug stets die Tast- und Präszeile 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, welche die Leistung der Maschine herabsetzen·

Aufgabe der Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile zu beseitigen und eine Tasteinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen zu schaffen, mit der es möglich ist, sowohl im Umrißals 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 darüber hinaus 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.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Tasteinrichtung der eingangs erwähnten Art vor, daß die Drehachse des um daß Meßorgan umlaufenden Teiles der Vorsteuereinrich— tung für sämtliche Abtastrichtungen eine vorzugsweise die Tasterachse schneidende Raumdiagonale zu den Bewegungsebenen der Maschine bildet·

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Hierdurch, wird erreicht, daß die Vorsteuereinriehtung für sämtliche Abtastebenen, sei es im Zeilen- oder ITmrißfräsverfahren, in ihrer Stellung verbleibt und beim Wechsel der Abtastebene 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 bisher am Ende jeder Fräszeile durch einen von der Tastersteuerung unabhängigen Zeilenzustellantrieb um die vorgewählte Größe der Zeilenzustellung in eine die Zeilehrichtung etwa rechtwinklig kreuzende Richtung bewegt, sondern es wird jetzt am Ende jeder Präszeile entweder automatisch oder von Hand von der Abtastebene, in der die Zeilenrichtung verlief, auf eine andere Abtastebene, in der die gewünschte Zeilenzustellrichtung liegt, mit Hilfe'von Mitteln zur Indexierung der Tasterstange umgestellt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und anschließend näher erläutert. Es zeigen!

Fig. 1'teilweise schematische Darstellung einer Tasteinrichtung mit Vorsteuereinrichtung in perspektivischer Ansicht, . ·

Pig.. 2 eine Vorsteuereinrichtung im Längsschnitt mit elektrischem Schaltschema,

Pig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Pig.'2*

Pig. 4 eine teilweise Darstellung einer weiteren Vorsteuereinrichtung im Längsschnitt und

Pig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Pig. 4.

In Pig. 1 besteht der Aufbau einer Tasteinrichtung für Nachformfräsmaschinen aus einem Vorschub- und einem Vorsteuerregelkreis. Im Vorschubregelkreis befinden sich hydraulische Steuerventile 1, 2, 3 als Kommadogeber, die an als Doppelgabel-

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hebel At 5 oder Winkelhebel 6 ausgebildeten Übertragungsgliedern für die Auslenkbewegungen einer Tasterstange 7 ange— lenkt sind und in nicht näher dargestellter Weise mit den Vorschubantriebsaggregaten zur Einleitung der Vorschubbewegungen von Arbeitsschlitten in den drei Bewegungsachsen des Raumes zusammenwirken« Die Doppelgabelhebel 4» 5 sind bei 8 und 9 am nicht näher dargestellten Tastergehäuse schwenkbar angelenkt und umgreifen die Tasterstange 7» Während der Gl-abelhebel 4 die Tasterauslenkbewegungen in der x-Achse ("längs") auf das bei 4·¹ mit ihm gelenkig verbundene hydraulische Ventil 1 für die Einleitung der Vorschubbewegung eines Arbeitsschlittens in dieser Achse überträgt, bewirkt der Gabelhebel 5 das gleiche über das mit ihm bei 5' gelenkigverbundene hydraulische Ventil 2 für die Steuerung der Vorschubbewegung eines Arbeitsschlittens in Richtung der y-Achse ("quer"). Ein zylindrischer Taststifthalter 10 ist mittels Kugellager 11 in einer axialen Bohrung 12 der Tasterstange 7 höhenverschiebbar gelagert und besitzt zwei Hocken 13» 13'» zwischen denen der ebenfalls im ^Castergehäuse bei 14 schwenkbar gelagerte Winkelhebel 6 am Taststifthalter angreift. Der Winkelhebel dient der Übertragung der Auslenkbewegungen eines in einer mittleren Bohrung des Taststifthalters eingespannten, bei 15 geklemmten 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 verschiebbar angeordneten Indexbolzen 17, 18 kann beim Einbringen in. entsprechend angeordnete Bohrungen 17',18· der Doppelgabelhebel die Auslenkbewegung der Tasterstange in den x-y-Achsen wahlweise gesperrt werden, während zur Sperrung der Auslenkbewegung in der z-Achse ein in die entsprechende Bohrung 19' eines bei 20 schwenkbar gelagerten, an der Taaterstange bei 21 angreifenden Hebels 22 einbringtarer Indexbolzen 19 dient. Sämtliche Indexbolzen können entweder von Hand oder über mit ihnen in Wirkverbindung stehende elektrische Hubmagnete 23, 24, 25 von einer zentralen Schalttafel 26 aus betätigt werden. Ein weiterer, in der Tasterstange 7 befindlicher Indexbolzen .27 dient beim Einbringen in eine

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Bohrung 27' des Taststifthalters zur Indexierung der relativen Axialverschiebung des Taststiftes in bezug auf die Tasterstange. Am oberen Tasterstangenende ist die Vorsteuereinrichtung angeordnet. Sie besteht im wesentlichen aus einem am oberen Tasterstangenende angebrachten, als Meßorgan dienenden Meßbolzen 28, welcher von'einem Meßkopf 29 im Sinne der Vorsteuerung stillstehend oder durch einen Elektromotor 30 rechts- oder linksdrehend angetrieben umfaßt wird. Die Anordnung, des Meßbolzens ist hierbei so 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 Stecken der Indexbolzen 17, 18, 19 in die entsprechenden Bohrungen 17'_f 18*, 19' allseitig indexiert, also nicht auslenkbar ist, fällt die Drehachse des um das Meßorgan umlaufenden Teiles zur Vorsteuereinrichtung, also des Meßkopfes 29 mit der Achse 28· des Meßbolzens 28 zusammen. Bei ausgelenkter Tasterstange hingegen bildet die Achse des Meßkopfes zur Achse des Meßbolzens eine Parallele. Anstelle eines-Meßbolzens können natürlich auch ein Meßring (vgl. Pig. und 5) oder eine Meßkugel vorgesehen sein. Bei Verwendung einer an der Tasterstange angeordneten Meßkugel als Meßorgan gilt das für die Achse des Meßbolzens Ausgeführte analog für clen Mittelpunkt der Kugel. .

In den Pig. 2 und 3 ist eine elektromechanisch arbeitende Vorsteuereinrichtung längsgeschnitten dargestellt, wie sie am oberen Tasterstangenende einer Tasteinrichtung nach Fig. angeordnet sein kann. Pur funktionell gleiche Teile wie in Pig. 1 sind hierbei gleiche Bezugszeichen verwendet. Diese Vorsteuereinrichtung ist im wesentlichen nicht Gegenstand der Erfindung, vielmehr ihre besondere Anordnung an und im Zusammenwirken mit der Tasterstange. Am oberen Ende der abgebrochen dargestellten Tasterstange 7 ist als Meßorgan ein konisch ausgebildeter Meßbolzen 28 derart befestigt, daß seine Achse wiederum, wie unter Pig. 1 bereits beschrieben,

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die Tasterachse in einer Richtung' schneidet, die zu allen drei Abtastebenen gleiche Winkel bildet. Um den Meßbolzen sich drehend ist der Meßkopf °? mit einer Hohlwelle 31 in ' einem Gehäuse 32 gelagert, α"? gleichzeitig die Motorwelle des elektrischen Antriebsmotors 30 bildet. Der Meßkopf 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 freidreh— bewegliche Druckrolle 34', 36·, welche unter einem Winkel von etwa 15° zur Meßkopfachse am Meßbolzen 28 anliegen derart, daß ihre Berührungsflächen auf einem Kegelmantel liegen* Zu beiden Seiten der Druckrolle 36' sind-noch je eine weite-' re Stützrolle 41, 42 auf einem gemeinsamen Kreisdurchmesser und im Abstand von etwa 90° stirnseitig, freidrehbeweglich am Meßkopf angeordnet, deren ihre innere Mantellinie berührender gedachter Kreis den Meßkreis darstellt. Dieser Meßkreis besteht aus. einem Kreisdurchmesser, dessen Maß um den doppelten Betrag der Voreilung größer ist als der Durchmesser des Meßbolzens am Berührungskreis. Eine Druckfeder 43 stützt sich an einer Ringfläche 44 des Lagers 37 ab und drückt gegen die Ringfläche einer auf der Stange 38 mittels Gewinde axial verstellbaren Mutter 45» wodurch über den Winkelhebel 36 eine Gegenkraft zur 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 gewährleistet ist, daß die Druckrolle 34· den Meßbolzen 28 stets in eine exzentrische Lage zum Meßkopf

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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. Dureh Drehen der Mutter 45 kann indirekt Über eine Änderung der Größe der Gegenkraft die Vorsteuerkraft verändert werden. Der Elektromotor ist in nicht näher dargestellter Weise an einer flanschförmigen Abdeckscheibe des Gehäuses 32 befestigt und die Scheibe 48 besitzt einen Zapfen 49 mit einer mittleren Bohrung für die Lagerung der Motorwelle 31 und einer äußeren Hingnut 50. Der Zapfen ist in einem mit dem Maschinengehäuse verbundenen (nicht dargestellt) Gehäuseteil 32· axial verschiebbar gelagert und in nicht näher dargestellter Weise in seiner Lage zum Gehäuse 32* feststellbar. Seine axiale Verschiebung wird durch Drehung eines im Gehäuseteil 32· freidrehbeweglich gelagerten, mit einem exzenterförmigen. Ende 51 in die Nut 50 eingreifenden Bolzen 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.

Ein vereinfachtes Schaltschema zeigt die Punktion des als elektrischer Schalter S ausgebildeten Vorsteuerorgans für den Meßkopfantrieb. Danach ist der Kontakt 39 über eine Leitung 39a, in welcher ein Zeitschalter ZSX liegt, mit dem Minuspol einer Gleichstromquelle verbunden, während die Kontakte 40 bzw. 40^f über eine Leitung 40a, ein Relais Z und der Kontakt 47 über eine Leitung 47a» in der ein Relais'Y liegt, mit dem Pluspol der Gleichstromquelle elektrisch verbunden sind.

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.

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Dies geschieht (vgl. Fig. 1) durch Einbringen des Indexbolzens 17 in die Bohrung 17' entweder von Hand oder mit Hilfe des elektrischen Hubmagnetes 23 durch Druckknopfbetätigung χ 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 27' gesteckt. Er bleibt beim Zeilenfräsen und beim zweidimensionalen ümrißfräsen 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 Fig. 2 und 3 und die gezeichnete Schalterstellung. Hierbei sind die Kontakte 39» 40 geöffnet und die Kontakte 40', 47 unter der Wirkung einer Feder 53 geschlossen. Bei dieser Tasterstellung (größte Auslenkung) ist die größte Exzentrizität des Meßbolzens 28 zum Meßkreis gegeben^ der Meßbolzen liegt an beiden Stützrollen 41, 42 und somit an sämtlichen Rollen des Meßkopfes an. In dieser Tasterleerlaufstellung wird der Meßkopf 29 durch den Motor 30 in einer Richtung angetrieben, wodurch der Meßbolzen zufolge seiner exzentrischen Lage zum Meßkreis eine kreisende Bewegung in der y-z-Ebene ausführt. Es sei angenommen, daß die Drehrichtung des Meßkopfes in dieser Leerlaufstellung "rechtsherum" ist. Das Relais Ϊ ist dabei abgefallen (stromlos) und seine Kontakte Y1, Y2 sind geschlossen, Kontakt Y3, der sich im Motorstromkreis zur Betätigung einer Motorbremse 54 befindet, ist geöffnet. Das Relais Z ist ebenfalls stromlos, so daß seine Kontakte Z1 und Z4 geschlossen und 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 Kopiermodell bewegt und setzt er im Zuge dieser Abwärtsbewegung auf der beispielsweise waagerecht gelegenen Oberfläche dieses Modelies auf, so wird er Relativ zu seiner ursprünglichen Bewegungsrichtung axial ausgelenkt, wodurch der mit der Tasterstange fest verbundene Meßbolzen diese Auslenkung mitmacht,

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seine Berührung mit einer der beiden Stützrollen verliert und da die Rolle 36 zufolge der Federkraft 43 dieser Auslenkung folgt - über den Winkelhebel 36 und Stange 38 diese Tasterauslenkbewegung auf den elektrischen Schalter S überträgt, mit der Wirkung, daß die Kontakte 39, 4-0 "schließen und der Schalter somit seine Srundsteilung eingenommen hat, bei welcher sämtliche Kontakte geschlossen sind. In diesem Moment fällt die Berührungstangente zwischen Taststift und Modell mit der Modellkontur zusammen, der Meßkopf steht still. Das Relais Y ist hierbei erregt, seine Kontakte Y1, Y2 öffnen« Kontakt Y3 schließt. Die Bremse 54 ist in Tätigkeit gesetzt und der Motorstrom für den Motor 30 ist unterbrochen. Das Relais Z wird ebenfalls erregt, öffnet seine Kontakte Z1, Z4 und schließt Z2, Z3,wodurch bereits die Leitungen für einen kürftigen Drehrichtungswechsel des Motors 30 vertauscht sind. · Der Meßbolze.n ,ist jetzt um die Größe· der wirksamen Voreilung innerhalb des Meßkreises ausgelenkt und von der Vorsteuerkraft unter einem spitzen Winkel zur Modellabtastfläche in Abtastrichtung gegen eine Stützrolle gedrückt. Durch die Auslenkung der Tasterstange 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 die Kontakte 40», 47 des Schalters S-, wodurch das Relais Y stromlos wird und seine Kontakte Y1, Ϋ2 schließt, aber seinen Kontakt Y3 öffnet und das Relais Z erregt bleibt. Der Meßkopf wird solange "linksherum" angetrieben, bis die Richtung der Vorsteuerkraft wieder den vorgesehen spitzen Winkel mit der BeruhrungBtangente zwischen Taststift und Modell erreicht hat. In diesem Moment hat der Schalter S wieder seine Grundstellung eingenommen, in der seine sämtlichen Kontakte geschlossen sind. Antriebsmotor und Meßkopf stehen still. Mit der Änderung der Richtung der Vorsteuerkraft und der erfolgten Taststiftauslenkung ist aber auch das Ventil 3 geöffnet worden, so

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daß nunmehr die Vorschubbewegung von Taststift und Werkzeug bzw. Modell und Werkstück in der y-z-Ebene verläuft.

Wird hingegen der Taststift 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 "rechtsherum¹¹ 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 Pig. 2 sind zwei derartige Endschalter 55» 56 mit Nocken 57 für eine Bewegungsachse, z.B. die,y-Achse dargestellt. Die Umschaltung der

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Zeilenrichtung/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 18 gesteckt und Indexbolzen 17 gezogen werden muß. Anstelle 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 x-y-Ebene erfolgen. Diese Ebene wird mit Hilfe eines Wahlschalters 59 vorgewählt, dessen Kontakte a, b, c über Leitungen 23·,24',25· mit den Hubmagneten 25, 24_f 25 (Pig. 1) in elektrischer Wirkverbindung stehen. Der in Pig. 2 gezeigten Konstaktstellung des Wahlschalters 59 entspricht ein die Zeilenzustellung darstellender Abtastvorgang in x-y-Ebene, d.h. Indexbolzen 17, 18 gezogen und 19 gesteckt. Die Kontakte des Wahlschalters korrespondieren außerdem mit den Kontakten d, e eines Aelais 60, welches über die Leitung

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60· an den Minuspol einer Gleichstromquelle und mit der Leitung 60" über den Kontakt f eines Schalters 61 mit den beiden Bndschaltern 55» 56 nach dem Pluspol dieser Stromquelle verbunden, ist. Ein weiterer Kontakt g des Schalters 61 steht über den Wechselkontakt h eines Stromstoßrelais 62 mit den beiden Magnetschaltern X1, X2 in elektrischer Verbindung·

In dem Schaltbild nach Fig. 2 ist wie schon gesagt der Wahlschalter 59 für eine abtastende Zeilenzustellung in x-yrEbene eingestellt. Solange sich die Arbeitsschlitten noch in Zeilenrichtung (y-z-Ebene bewegen, fließt ein Strom über die Kontakte d, b, Leitung 23' zum Hubmagneten 23'_f welcher erregt bleibt und den Indexbolzen 17 in. der Bohrung 17' gesteckt hält. Damit ist die Auslenkung der ü?asterstange 7-in der x-Achse blockiert.

Fährt nun der Arbeitsschlitten am Ende der Fräszeile mit seinem Nocken 57 ζ·Β· gegen den Endschalter 55> so fließt ein Strom über den Kontakt f und erregt das Relais 60, dessen Kontakt d Öffnet und e schließt. Dadurch fällt der Hubmagnet 23 ab, zieht den Indexbolzen 17 undgibt 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 19* 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 Zahlwerkes eingestellt, dessen am die Vorschubbewegung der Arbeitsschlitten erzeugenden Organ angeordnetes Stellglied 63 nach Ablauf der eingestellten Weggröße den Schalter 61 betätigt. Dadurch

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werden der Kontakt g geschlossen und f geöffnet, was zur •Folge hat, daß einerseits das Relais 60 stromlos wird, Kontakt d wieder schließt und e öffnet, so daß die eingangs geschilderte Wirkung in der Indexierung der,Tasterstange (Index 17 gesteckt, 18, 19 gezogen) wdeder hergestellt wird, andererseits das Stromstoßrelais 62 erregt wird, dessen Kontakt h in die gestrichelt gezeichnete Stellung einrastet. Dadurch wird der Magnetschalter 1 erregt und die Leitungen des Motros 30 vertauscht, gleichzeitig der Zeitschalter ZSX erregt, wodurch Relais ζ und y stromlos werden, was zu einer Rechtsdiehung des Motors 30 führen würde, aber durch die bereits erfolgte Umschaltung der Anschlüsse des Motors durch den Magnetschalter X1 in die gewünschte Drehrichtung "linksherum" vermieden wird. Dadurch drehen sich Motor und Meßkopf solange "linksherum", bis der Meßkopf eine Stellung eingenommen hat, in der die Richtung der Vorsteuerkraft in die entgegengesetzte Richtung der vorher abgetasteten Zeilenrichtung weist. Ist diese Stellung in etwa erreicht, schließt der Zeitschalter ZSX wieder seinen Kontakt und der Meßkopf stellt sich 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 Afbeitsschlitten verläuft jetzt in der Abtastebene y-z, aber in entgegengesetzter Richtung, somit öffnet 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

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Steuervorgänge analog, lediglich mit der Änderung, daß hierbei der Indexbolzen 18 gesteckt und Indexb'olzen 17 gezogen sein muß, während Bolzen 19 gezogen und Bolzen 27 gesteckt bleiben.

Beim zweidimensionalen Umrißfräsen sind die Indexbolzen 17, 18, 27 gezogen und Indexbolzen 19 ist gesteckt.

In Fig. 4· und 5 ist die gleiche Vorsteuereinrichtung wie in Fig. 1 teilweise dargestellt, lediglich mit dem Unterschied, daß anstelle des Meßbolzens 28 (Fig. 1) ein Meßring 58 am oberen Ende der Tasterstange 7 angebracht ist. Die Federn 43 (in Fig. 4 nicht sichtbar) und 46 wirken hierbei umgekehrt, d.h. die Feder 43 als Zugfeder und die Feder 46 als Druckfeder. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie unter Fig. 1, 2 beschrieben. . ·

Auch hier fällt die Achse des Meßringes 58 mit der Drehachse des Meßkopfes bei in allen Ebenen indexierter Tasterstange zusammen und schneidet die Taeterachse in einer Richtung, die durch die Winkelhalbierende aus den x-y-Achsen und dem aus der x-y—Ebene mit der z-Achse gebildeten Winkel gebildet ist,,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 Ifießringes kann natürlich auch eine Meßkugel verwendet werden, ebenso wie anstelle einer elektrisch arbeitenden Vorsteuereinrichtung auch eine solche verwendet werden kann, bei der ein hydraulisches Ventil den Stillstand oder rechts oder linksdrehenden Meßkopfantrieb einleiten kann. Derartige Variationen sind in die Erfindung eingeschlossen, sofern die besondere erfindungsgemäße Anordnung von Meßorgan und Vorsteuereinrichtung beibehalten wird.

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Claims

Mo Patentansprüche

1. Tasteinrichtung für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfräsmaschinen, die nach dem Prinzip der Tastervoreilung arbeitet und zu diesem ~weck mit einer aus einem um die Achse eines am Taster fest angeordneten Meßorgans umlaufend im Sinne der Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend antreibbaren Meßkopf, einer Vorsteuerkraft und einem Vorsteuerorgan bestehenden Vorsteuereinrichtung ausgerüstet ist, welche mittels der 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 selbst- ' tätig in Abhängigkeit von der jeweiligen Berührungstangente zwischen Taster und Modell einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (28·) des um das Meßorgan (28) umlaufenden Teiles (29) der Vorsteuereinrichtung für sämtliche Abtastrichtungen eine vorzugsweise die Tasterachse (Z) schneidende Raumdiagonale zu den Bewegungsebenen der Maschine bildet.

2. Tasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (28') des um das Meßorgan (28) umlaufenden Teiles (29) der Vorsteuereinrichtung in sämtlichen Abtastrichtungen stets auf einer von zwei senkrecht aufeinanderstehenden in Tasterachsrichtung verlaufenden Ebenen gebildeten Raumdiagonalen liegt.

3. Tasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (28·) des um das Meßorgan (28) im Sinne der Vorsteuerung rechts- oder linksdrehend umlaufenden Teiles in sämtlichen Abtastrichtungen stets vorzugsweise gleich große Winkel mit den drei Ebenen des Raumes bildet.

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4. Tasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (28·) des als Meßkopf (29) ausgebildeten, im Sinne der Torsteuerung rechts- oder linksdrehend von einem Motor (30) antreibbar umlaufenden Teiles der Vorsteuereinrichtung mit der Achse, bzw. dem Mittelpunkt des -Meßorgan.es (28) bei aufgehobener Voreilung zusammenfällt und bei wirksamer Voreilung parallel dazu "verläuft.

5. Tasteinrichtung nach den Ansprüchen 1. bis 4, dadurch gekennzeichnet f daß die Tasterstange (7) in an sich bekannter Weise wahlweise in einer der drei Bewegungsachsen des Raumes feststellbar ist, wobei zusätzlich ein in der Tasterstange (7) axial verschiebbar geführter Taststifthalter (10) vorgesehen ist, der in seiner Auslenkbarkeit in Richtung der Tasterachse gegenüber der Tasterstange (7) feststellbar ist« .

6_e Tasteinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Indexierung der Tasterstange (7) in einer der drei Raumachsen vorgesehen sind, die entweder von Hand oder automatisch, z.B. durch eine "Programmsteuerung, betätigbar sind. .

7. Tasteinrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Indexierung' der Tasterstange in die Tasterstange oder ihre Halterungselemente eingreifende Verriegelungsorgane, z.B. Steckbolzen (17» 1.8, 19) .dienen, welche vorzugsweise mit Hilfe eines elektrischen Hubmagneten (23, 24, 25) über elektrische Betätigungselement te von Hand oder automatisch mit Hilfe einer Programmsteuerung, z«B, die Vorschubbewegungen der Arbeitsschlitten begrenzende Endschalter, betätigbar sind.

8. Tasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise an der Tasterstange (7) angreifende Kommandogeber, z.B. hydraulische

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Steuerschieber (1, 2), für die Einleitung der Vorschubbewegungen einer oder mehrerer Werkzeuge in zwei Bewegungsachsen des Raumes, z.B. der horizontalen Raumebene, vorgesehen sind, und daß ein Kommandogeber (3) für die Einleitung der Vorschubbewegung in der dritten Achse des Raumes, z.B. in vertikaler Richtung, am relativ in der Tasterstange (7) axial verschiebbar gelagerten Taststifthalter (10) angreift.

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