DE1638048B2

DE1638048B2 - Elektrischer, kontaktloser kopierfuehler fuer nachformeinrichtungen an werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE1638048B2
Application number: DE1968J0035669
Authority: DE
Inventors: Roman 8770 Lohr; Julien Hermann 8761 Wörth; Hauschild Gilbert 5451 Mich Romes
Original assignee: Indramat Gesellschaft fuer Industrie Rationalisierung und Automatisierung
Current assignee: Rexroth Indramat GmbH
Priority date: 1968-02-07
Filing date: 1968-02-07
Publication date: 1976-11-18
Also published as: DE1638048A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen, kontaktloien Kopierfühler für Nachformeinrichtungen an Werkleugmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die deutsche Patentanmeldung S 41 034 lb/49a, bekanntgemacht am 9.5.1956, zeigt einen Kopierfühler der vorliegenden Gattung, bei dem das die Dehnungsmeßstreifen aufnehmende elastische Glied von einem tylindrischen Federstab gebildet ist. Zur Erzielung der geforderten hohen Eigenfrequenz des Kopierfühlers darf der Federstab einen bestimmten Durchmesser Dicht überschreiten. Dies führt infolge der begrenzten Klebeflächen am Federstab zu Schwierigkeiten für die Befestigung der Dehnungsmeßstreifen. Außerdem muß lur Erzielung einer hohtn Nachformgenauigkeit der Federstab über seine gesamte Länge sehr genau gefertigt werden. Schließlich ist wegen fehlender Dämpfung ein Vibrieren des Tasters zu befürchten.

Ein bekannter elektrischer Taster nach der deutschen Patentschrift 9 19 073, der vor allem für Meßzwecke bestimmt ist, entspricht in seinem Aufbau dem Kopierfühler nach der deutschen Patentanmeldung S 41 034 Ib/49a und ist demgemäß auch mit denselben Mängeln behaftet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kopierfühler der im Oberbegriff des Anspruches 1 umrissenen Gattung zu schaffen, der weitgehend wartungsfrei arbeitet, eine einfache, geschlossene und Dlatzsparende Baueinheit bildet, ohne kostspielige Fertieun^sverfahren herzustellen ist und der insbesondere auch bei hoher Ansprechempfindlichkeit den rauhen Betriebsbedingungen gewachsen ist

Nach der Erfindung wird die Lösung dieser Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1

^eiTDie einfache Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Kopierfühlers ist vor allem darauf zurückzuführen, daß das elastische Glied von einem einfachen, als Rohr ausgebildeten Drehteil zu bilden ist, wobei durch das kleine Widerstandsmoment eines Rohres dessen Durchmesser verhältnismäßig groß ausgebildet werden kann, so daß zur Aufnahme der Dehnungsmeßstreifen ausreichend Platz zur Verfügung steht Außerdem wird durch den gegenüber den Enden kleineren Durchmesser des die Dehnungsmeßstreifen aufnehmenden Mittelteiles des Rohres, die Biegung auf diesen Bereich beschränkt. Eine genaue Bearbeitung ist deshalb nur für diesen Bereich erforderlich. Die Robustheit des Kopierfühlers wird durch den das elastische Glied umgebenden Anschlagkörper gewährleistet, wobei die den Ringraum zwischen elastischem Glied und Anschlagkörper ausfüllende dämpfende Flüssigkeit die am elastischen Glied befestigten Meßelemente gleichzeitig vor unzulässiger Verschmutzung schützt. Durch die Materialauswahl für das elastische Glied sowie durch die dämpfende Flüssigkeit wird schließlich die geforderte hohe Ansprechempfindlichkeit bei gleichzeitiger guter Betriebssicherheit erreicht.

Der Patentanspruch 1 gilt nach Maßgabe seiner Gesamtkombination.

Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprücheri.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch den Fühler,

F i g. 2 einen Schnitt 11-11 durch das elastische Glied,

Fig.3 eine Abwicklung des elastischen Gliedes im Bereich der Dehnungsmeßstreifen und

Fig.4 den schaltungstechnischen Aufbau der Dehnungsmeßstreifen.

Nach Fig. 1 besteht der Kopierfühler aus einem Gehäuse 1 mit Einsatzstück 2, das in einer axialen Bohrung 3 ein rohrförmiges, elastisches Glied 4 aufnimmt. Die beiden Enden 5 und 6 des elastischen Gliedes 4 haben eine größere Wandstärke als der mittlere, die Dehnungsmeßstreifen M aufnehmende Bereich. Während das Ende 5 des elastischen Gliedes in die Bohrung des Einsatzstückes 2 spielfrei eingepreßt und mittels eines Kunststoffklebers befestigt ist, ist auf das Ende 6 ein zylinderförmiger Tragkörper 7 mit eingeschraubtem Zentrierkörper 8 für den Taststifthalter 9 spielfrei aufgepreßt und ebenfalls mittels eines Kunststoffklebers befestigt.

Die kraftschlüssige Verbindung des Taststifthalters 9 mit dem Tragkörper 7 erfolgt mittels einer gleichzeitig als Bruchsicherung dienenden Zugfeder 10, die sich am Ende 11 mit einer an diesem Ende befestigten Hülse 12 an einer geschlitzten Scheibe 13 und am Ende 14 mit einer an diesem Ende befestigten Hülse 15 an einer geschlitzten Scheibe 16 abstützt. Die Scheibe 13 stützt sich wiederum an einer Eindrehung 17 des Taststifthalters 9 und die Scheibe 16 an einer Eindrehung 18 des Zentrierkörpers 8 ab. Das Ende 14 der Feder 10 weist

zur Montage des Taststifthalters 9 mit dem mit dem Tragkörper 7 verschraubten Zentrierkörper 8 eine hakenförmige Verlängerung 19 auf. Der Taststifthalter 9 liegt mit seiner Zentrierfläche 20 auf einer Zentrierfläche 21 des Zentrierkörpers 8 auf. S

Wird bei einer Störung des «icht dargestellten Regelkreises der aus den Teilen 7, 8, 9 und 22 bestehende Taster mit erhöhter Kraft gegen ein ebenfalls nicht gezeigtes Modell gefahren, knicict der Taststifthalter 9 nach Oberwindung der Federkraft an den Zentrierflächen 20, 21 aus, nachdem sich vorher bereits der Tragkörper 7 an dem als Gehäusevorsprung des Fühlergehäuses ausgebildeten Anschlagkörper 28 angelegt hat Der Taststift 22 ist in einer von einer Überwurfmutter 23 betätigbaren, in einer Bohrung 24 des Taststifthalters 9 geführten Spannzange 25 befestigt.

Ein die Durchbiegung des elastischen Gliedes 4 begrenzender Ringspalt 26 zwischen einer Bohrung 27 eines Anschlagkörpers 28 und dem Tragkörper 7 ist nach außen durch einen Faltenbalg 29 flüssigkeitsdicht abgedichtet Ein Raum 30 des Gehäuses 1 im Bereich des elastischen Gliedes 4 ist von dem Einsatzstück 2 in axialer Richtung begrenzt. Ein Dichtungsring 31 zwischen Einsatzstück 2 und einer Eindrehung 32 des Gehäuses 1 dichtet den Raum 30 in Richtung einer Steckdose 33, die am Abschlußdeckel 34 mittels Schrauben 35 befestigt ist, flüssigkeitsdicht nach außen ab. Der Abschlußdeckel 34 bildet mit dem Einsatzstück 2 über zwei einander gegenüberliegende Stege 36 ein gemeinsames Bauteil, das mittels Schrauben 37 starr mit dem Gehäuse 1 verbunden ist, wobei die genaue Lage der beiden Teile zueinander durch einen Zylinderstift 38 fixiert ist. Ein Zylinderstift 39 im Gehäuse 1 dient zur genauen Festlegung des Kopierfühlers am nicht dargestellten Kopierfühlerhalter. An den beiden Stegen 36 zwischen Einsatzstück 2 und Abschlußdeckel 34 sind Leiterplatten 40 mittels Zylinderschrauben 41 befestigt. Zur flüssigkeitsdichten Durchführung der nicht dargestellten elektrischen Verbindungsleitungen zwischen Dehnungsmeßstreifen M und der Leiterplatte 40 durch das Einsatzstück 2 sind in Bohrungen 42 des Einsatzstückes 2 Lötstützpunkte 43 für die elektrischen Verbindungsleitungen flüssigkeitsdicht eingesetzt.

Sowohl der Gehäuseraum 30 als auch der von dem Faltenbalg 29 eingeschlossene Raum 44 mit Ringspalt 26 ist mit einer die Bewegung des elastischen Gliedes 4 dämpfenden Flüssigkeit gefüllt Die Dämpfung erfolgt vor allem durch die in dem Ringspalt 26 befindliche Flüssigkeit

Die in F i g. 1 mit M bezeichneten Dehnungsstreifen sind in den F i g. 2 und 3 entsprechend ihrer Zuordnung ze den Koordinaten bzw. Biegeachsen χ und y und ihrer Lage auf dem elastischen Glied 4 mit χ 1, χ 2, χ 3 und χ 4 sowie mit y\, y% y3 und y4 bezeichnet. Die Dehnungsmeßstreifen χ 1 und χ 2 liegen auf einer gemeinsamen Meßachse A 1, und die Dehnungsmeßstreifen χ 3 und χ 4 liegen auf einer gemeinsamen Meßachse .4 2, wobei die Meßachsen Ai, A 2 auf einander gegenüberliegenden Seiten des elastischen Gliedes 4 verlaufen. Entsprechendes gilt für die der y-Koordinate zugeordneten Dehnungsmeßstreifen, die auf Meßachsen Al und B2 liegen. Die vier Meßachsen verlaufen unter Zentriwinkel von jeweils 90°.

Sowohl die der x- Koordinate als auch die der y- Koordinate zugeordneten Dehnungsmeßstreifen sind nach Art einer Wheatstone-Brücke gemäß Fig.4 geschaltet, fn dieser Figur entsprechen die mit 1,2,3 und 4 bezeichneten Dehnungsmeßstreifen den in den F i g. 2 und 3 mit a 1, ν 2, χ 3 und χ 4 bzw. y 1, y 2, ν 3 und \ 4 bezeichneten Dehnungsmeßstreifen. Die in der Brükkenschaltung einander gegenüberliegenden Dehnungsmeßstreifen 1, 2 bzw. 3, 4 liegen gemäß Fig. 2 und 3 jeweils auf einer gemeinsamen Meßachse. Dadurch werden diese Dehnungsmeßstreifen immer gleichsinnig beim Biegen des elastischen Gliedes beeinflußt, und das Ausgangssignal iMfbzw. t/ywird entsprechend verstärkt. Mit Uv ist die in den F i g. 3 und 4 angelegte Spannung bezeichnet.

Je nach Richtung der Auslenkung des aus Taststift 22 und Taststifthalter 9 sowie aus Tragkörper 7 und Zentrierkörper 8 gebildeten Tasters und der damit verbundenen Durchbiegung des elastischen Gliedes 4 werden die Ausgangssignale ux, uy positiv oder negativ. Die Ausgangssignale werden in bekannter Weise einem Vektoranalysator zugeführt, der aus ihren Werten die Kursgeschwindigkeit und die Tasterauslenkbeträge für χ und y und damit die Anstellung der Vorschubantriebe festlegt.

Die Ausführung des Kopierfühlers ist nicht an das gezeigte Beispiel gebunden, insbesondere kann das elastische Glied, das gemeinsam mit den Dehnungsmeßstreifen den Meßwertumformer bildet, auch so ausgebildet werden, daß es beispielsweise für einen richtungsabhängigen Kopierfühler eingesetzt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer, kontaktloser Kopierfühler für Nachformeinrichtungen an Werkzeugmaschinen. dessen Tasterauslenkung über einen von einem mit Dehnungsmeßstreifen versehenen elastischen Glied gebildeten Meßwertumformer als elektrische Steuergröße in den Nachformregelkreis einführbar ist, wobei das elastische Glied mit dem einen Ende «ο am Fühlergehäuse befestigt ist und am anderen Ende den Taster trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Glied (4) aus einem Werkstoff mit kleinem' Elastizitäts-Modul und geringer Hysteresis besteht und als Rohr ausgebildet ist, dessen Enden (5, >S 6) eine größere Wandstärke anweisen als sein die Dehnungsmeßstreifen (M) aufnehmendes Mittelteil und dessen dem Taster (7, 8, 9, 22) zugewandtes Ende (6) von einem die Durchbiegung des Tasters begrenzenden Anschlagkörper (28) umgeben ist, und «> daß ein sich axial erstreckender Ringraum (26) zwischen elastischem Glied (4) und Anschlagkörper (28) sowie ein mit dem Ringraum (26) verbundener Fühlergehäuseraum (30) nach außen flüssigkeitsdicht abgeschlossen und mit dämpfender Flüssigkeit *5 angefüllt sind.

2. Kopierfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Taster (7, 8, 9, 22) zugewandte Ende (6) des elastischen Gliedes (4) in einem Tragkörper (7) für den Taster befestigt ist und der Außenumfang des Tragkörpers (7) mit radialem Spiel in dem einen Gehäusevorsprung des Fühlers bildenden Anschlagkörper (28) angeordnet ist.

3. Kopierfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (7,8,9, 22) mit dem elastischen Glied (4) mittels einer Zugfeder (10) verbunden ist.