DE1638048C3 - Elektrischer, kontaktloser Kopierfühler für Nachformeinrichtungen an Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

40

Die Erfindung betrifft einen elektrischen, kontaktlosen Kopierfühler für Nachformeinrichtungen an Werkzeugmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches I.

Die deutsche Patentanmeldung S 41 0.34 lb/49a. bekanntgemacht am 9.5.1956, zeigt einen Kopierfühler der vorliegenden Gattung, bei dem das die Dehnungsmeßstreifen aufnehmende elastische Glied von einem zylindrischen Federstab gebildet ist. Zur Erzielung der 5o· geforderten hohen Eigenfrequenz des Kopierfühlers darf der Federstab einen bestimmten Durchmesser nicht überschreiten. Dies führt infoige der begrenzten Klebeflächen am Federstab zu Schwierigkeiten für die Befestigung der Dehnungsmeßstreifen. Außerdem muß zur Erzielung einer hohen 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 lb/49a und ist demgemäß auch mit denselben Mangeln behaftet. ⁶-'i

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 platzsparende Baueinheit bildet, ohne kostspielige FertiKungsverfahren herzustellen ist und der insbesondere auch bei hoher Ansprechcmpfindlichkeit den rauhen Betriebsbedingungen gewachsen ist.

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

erreicht. , .. , ....

Die einfache Hersiellbarkcit des erfindungsgemaßen 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 Biegunjj auf diesen Bereich beschrankt. Eine genaue Bearbeitung ist deshalb nur für diesen Bereich erforderlich. Die Robustheit des Kopierfühler:, wird durch den das elastische Glied umgebenden Anschlagkörper gewährleistet, wobei die den Ringraum zwischen elastischem Glied und Anschlagkörper auslullende dämpfende Flüssigkeit die am elastischen G'ied befestigten Meßelemente gleich/eilig vor unzulässiger Verschmutzung schützt. Durch die Materialauswahl für das elastische Glied sowie durch die dämpfende Flüssigkeil wird schließlich die geforderte' hohe Ansprechempfindlichkeil bei gleichzeitiger guter Betriebssicherheil erreicht.

Der Patentanspruch I gill nach Maßgabe seiner Gesamtkombination.

Ausgestallungen im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unieransprüchcn.

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

Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitl 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.! besieht 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 Beieich. 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 zylinderföimiger 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 abstützi. Die Scheibe 13 stützt sich wiederum an einet 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 Muntage des Tastsiifthallers 9 mit dem mit dem Trugkörper 7 versdiraubten Zentrierkörper 8 eine hakenförmige Verlängerung 19 auf. DerTaststifthaller9 liegt mit seiner Zcntricrfläche 20 auf einvr Zentrierfläehe 21 des Zentrierkörpers 8 auf.

Wird bei einer Störung des nicht dargestellten Regelkreises der aus den Teilen 7, 8, 9 und 22 bestehende Taster mit erhöhter Kraft gegen ein ebenfalls nicht gezeigtes Modell gefahren, knickt der Taststifthaltor 9 nach Überwindung 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 Taststifl 22 ist in einer von einer Überwurfmutter 23 betätigbaren, in einer Bohrung 24 'S des Taststil'thallers 9 geführten Spannzange 25 befestigten die Durchbiegung des elastischen Gliedes 4 begrenzender Ringspali 26 /wischen einer Bohrung 27 eines Anschlagkörpers 28 und dem Tragkörper 7 ist nach außen durch einen faltenbalg 29 l'lüssigkeitsdicht abgedichtet. l£in Raum 30 des Gehäuses I im Bereich des elastischen Gliedes 4 ist von dem Einsatzstück 2 in axialer Richtung begrenzt. Hin 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 Kopierfühler am nicht dargestellten Kopicrlühlerhaller. An den beiden Stegen 36 zwischen Einsatzstück 2 und Abschlußdeckel 34 sind Leiterplatten 40 mittels Zylinderschrauben 41 befestigt. Zur flüssigkeitsdichicn Durchführung der nicht dargestellten elektrischen Vcrbindungsleilungen zwischen Dehnungsmeßstreifen Λ7 und der Leiterplatte 40 durch das Einsatzstück 2 sind in Bohrungen 42 des Einsai/stückcs 2 Lötstützpunkt 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 Ringspall 26 befindliche Flüssigkeit.

Die in I" 1 g. I mn M bezeichneten Dchnungsstreilen sind in den F i g. 2 und i entsprechend ihrer Zuordnung zu den Koordinaten bzw. Biegeachsen \ und .j und ihrer Lage auf dem elastischen Cilied 4 mit χ 1. ν 2, κ 3 und λ 4 sowie mit 1 1, .> 2, >3 und y4 bezeichnet. Die Dehnungsmeßstreifen xt und a? liegen auf einer gemeinsamen Meßachse A 1, und die Dehnungsmeßstreifen a 3 und a 4 liegen auf einer gemeinsamen Meßachse A 2, wobei die Meßachsen A 1, A 2 auf einander gegenüberliegenden Seiten des elastischen Gliedes 4 verlaufen. Entsprechendes gilt für die der >-Koordinate zugeordneten Dehnungsmeßstreifen, die auf Meßachsen B 1 und Ö2 liegen. Die vier Meßachsen verlaufen unter Zentriwinkel von jeweils 90'.

Sowohl die der *-Koordinate als auch die der .»-Koordinate zugeordneten Dehnungsmeßstreifen sind nach Art einer Wheatstone-Brücke gemäß Fig.4 geschaltet. In dieser Figur entsprechen die mit 1,2,3 und 4 bezeichneten Dehnungsmeßstreifen den in den F i g. 2 und 3 mit \ I. \ 2, \ 3 und κ 4 b/w. y 1. \ 2. \ 3 und \ 4 bezeichneten Dehnungsmeßstreifen Die in der Brükkenschaltung einander gegenüberliegenden Dehnungsmeßstreifen 1, 2 bzw. 3, 4 liegen gemäß Fig. 2 und i jeweils auf einer gemeinsamen Meßachse. Dadurch werden diese Dehnungsmeßstreifen immer gleichsinnig beim Biegen des elastischen Gliedes beeinflußt, und das Ausgangssignal u.vbzw. uy wird entsprechend verstärkt. Mit iAisl die in den Fig. 3 und 4 angelegte Spannung bezeichnet

Je nach Richtung der Auslenkung des aus Taststilt 22 und Taststifthalier 9 sowie aus Tragkörper 7 und Zentrierkörper 8 gebildeten Tasters und der damit verbundenen Durchbiegung des elastischen Gliedes 4 werden die Ausgangssignale u,v, uypositiv oder negativ. Die Ausgangssignale werden in bekannter Weise einem Vektoranalysator zugeführt, der aus ihren Werten die Kursgeschwindigkeit und die Tasterauslenkbeträgc für λ und ν und damit die Anstellung der Vorschubantriebe festlegt.

Die Ausführung des Kopierfühler 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 richtungsabhiingigcn Kopierfühler eingesetzt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrischer, konlaktloser Kopierfühler für Nachformeinrichtungen an Werkzeugmaschinen, dessen Tasterauslenkung über einen von einem mit Dehnungsmeßstreifen versehenen elastischen Glied gebildeten Meßwertlimformer als elektrische Steuergröße in den Nachformregelkreis einführbar ist, wobei das elastische Glied mit dem einen Ende '° am Fühlergehäuse befestigt ist und am anderen Ende den Taster trügt, 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, 6) eine größere Wandstärke aufweisen als sein de 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 *o daß ein sich axial erstreckender Ringraum (26) zwischen elastischem Glied (4) und Anschlagkörper (28) sowie ein mit dem Ringraum (26) verbundener Fühlergehauseraum (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) zugcMandte linde (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.

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