DE1761326A1 - Elektromechanische Tastsonde - Google Patents

Description

Priorität der amerikanischen Patentanmeldung EE.^: 638 382 Vom-15- Mai 196?

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Sonde zuia Abtasten von Oberflächenpunkten eines dreidimensionalen Körpers.

Derartige iastvorrichtungen finden vorzugsweise bei der Entwicklung neuer. Autokarosserien unter bezug auf das Styling und technische Veränderungen Anwendung.

Bei der Gestaltung und Formgebung von Karosserien ist das Entwickeln eines Tonmodelles eine der ersten Operationsstufen. Der Gestalter kann die Oberfläche des n?onmodelles in diesem Stadium verändern und somit die gewünschte ästhetische und funktionelle- Form in dreidimensionaler Ausführung schaffen. Dimensionsgenauigkeit und -symmetrie kann durch die Her- ■ ■ stellung von zweidimensionalen Schablonen erreicht werden, deren Seitenkonturen mit denen des dreidimensionalen Tonmodelles dann übereinstimmen, wenn sie längs einer vorherbestimmten Schnittlinie gemessen wurden. Diese Schnittlinie wird durch Legen einer Ebene quer zur Ebene der zu messenden Oberfläche erhalten.'Ein zweidimensionaler Hiß einer dreidimensionalen iPonmodelloberflache wird auf einem Karosseriezeichnungsblatt dargestellt, wobei ein Ausgleich der Oberflächenunregelmäßig-

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keiten im Tonmodell vorgenommen, werden kann -und di© auf dem zweldimenslonalen Riß erhältlichen Konturlinien auf das Tonmodell rückübertragbar sind. Das Ablesen der Koordinaten der Tomr,odellpunkte an den vorgegebenen Schnitten wird dann wiederholt und auf den zweidimensionalen Entwurf übertragen. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis die gewünschte Oberflächengestalt erreicht ist. '

Die Koordinaten ausgewählter Punkte längs der Schnittlinie, der Begrenzungslinien und der Seitenlinien für versehiedene gegebene Oberflächen, ebenso wie die Koordinaten der vorgewählten Punkte anderer charakteristischer Konturlinien werden dann durch ein einen Koordinatographen enthaltenes Datenübertragungssystem auf Betriebsdatenkarten oder Bänder überschrieben. Die Daten werden anschließend in einem Hechenverfehren zur Entwicklung von analytischen Oberflächenpunkten sowie zur Aufzeichnung der Charakteristiken der zahlenmäßig erfaßten Entwurfoberfläche auf ein Steuerband übertragen, das schließlich in ein numerisch gesteuertes Maschinensystem zur Gestaltung einer dreidimensionalen Reproduktion der originalen Modelloberfläche eingegeben werden kann. Diese Reproduktion kann, beispielsweise ein Holzmodell sein.

Die Daten der erfindungsgemäßen Tonmodell-TastvorriGhtung können einmal in Gestalt einer zweifLimensionälen Schablone zur Fahrzeugformgebung und zum ingenieurmäßigen Karosaeriebau verwendet werden und zum anderen in Gestalt von zweidimdnsionalen Aufzeichnungen 'auf Karosseriezeichenblättern als Teil eines gewöhnlichen Datenverarbeitungsprozesses zur Herstellung einer dreidimensionalen Matrize dienen.

Die gemäß- der Erfindung verbesserte Vorrichtung enthält einen an einer herkömmlichen Entwurfbrücke montierten Sondenkopf, der die Oberfläche eines an der Brücke stehenden Tönmodelles

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abtasten kann. Es sind Vorrichtungen zum Verstellen des 'Sondenkopfes in einer Ebene senkrecht zur Symmetrieebene des Modells und parallel der vertikalen Symmetrieebene vorgesehen. Die Einrichtung des Sondenkopfes in horizontaler Richtung parallel zur Symmetrieebene des Modells wird durch ein Verfahren der den Sondenkopf tragenden Brücke erreicht. Der Sondenkopf wird demgemäß an einer vorgewählten Profillinie angesetzt, die durch die eingestellte Position der Entwürfbrücke in einer horizontalen Richtung parallel zur Symmetrieebene des Modells festgelegt ist. Diese Richtung wird im Folgenden als "X-Achsenrichtung" bezeichnet. (|

Die vertikale Richtung der Sondenkopfverstellung wird in der folgenden Beschreibung als "Z-Achsenrichtung" und die Bewegungsrichtung des Sondenkopfes zur und von der vertikalen Symmetrieebene des Modells nachfolgend als "Y-Achsenrichtung" bezeichnet.

Auf gäbe der Erfindung is j: es, eine dreidimensionale Oberflächentastvorrichtung zu schaffen, bei der der Sondenkopf in Richtung der Y- und der 2-Achse automatisch verfahrbar ist, bei der die ■ ■ automatischen Einstellmittel durch wirksames Verstellen in einer Richtung, vorzugsweise der Y-Achsenrichtung, die dreidimensionale" Oberfläche des Modelies durch den Sondendruck des

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Fühlerkopfes abtasten, wobei der Fühlerkopf einer Aussenlinie " der Oberfläche folgt. Die Lösung der erfindungsgemäßen Auf-.gabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein, an sich bekannter,' die Oberfläche des.Modelles abtastender Fühlerkopf an einer Entwurfbrücke dreidimensional und - abhängig von der Veränderung des vorgegebenen Anpressdruckes des Fühlerkopfes automatisch verfahrbar angeordnet ist und daß ein am Tragrohr des Fühlerkopfes angeordnetes Schreibgerät zur Aufzeichnung der am Modell abgetasteten Konturlinien vorgesehen ist. ·

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Verstellvorrichtung des Fühlerkopfes durch einen in einem Servodoppelkreis-

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liegenden automatischen Servomotor betätigt, der auf Vergrößerungen bzw. Verkleinerungen des vorher eingestellten Tastdruckes anspricht und die Sonde in Richtung der Z-Achse entweder vorrückt oder zurückzieht. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Fühlerkopf abgetasteten Oberflächenpunkte des Modelies in eine zweidimensional Ebene übertragbar sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele genauer beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eiüen !Teil einer automatischen Entwurfbühnt für

Kraftwagenkarosserien auf der die erfindungsgemäße Tastvorrichtung montiert'" ist,

Pig. 2A und B eine Draufsicht und eine Seitenansicht der Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Fig. 2A von der Linie 2A-2A in Fig. 2B und die Fig. 2B längs der Schnittlinie 2B-2B in Fig.2A und Fig. 3 dargestellt ist,

Fig. 3 eine Vorderansicht der in den Fig. 2A und 2B ge— zeigten Konstruktion, gesehen von der Linie 3-3 in Fig. 2A und B, ·

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Fig. 4-A und B vergrößerte, zum Teil geschnittene Ausschnitte der Tastvorrichtung nach Fig. 3 längs der Linie 4A-4A bzw. 4B-4B,

Fig. 4-C den Tasterkopf in -Draufsicht,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung längs der Ebene der Schnittlinie 5-5 in Fig. 4A,

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Fig. 6A -einen Ausschnitt-in der Ebene längs der Schnittlinie 6A-6A in Fig. 4B,

Fig.. 6B den Tasterkopf von einer anderen Seite,

Fig. 7 einen Ausschnitt in der Ebene längs der Schnittlinie 7-7 in'Fig.

Fig. 8 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Schnittlinie 8-8 in Tig. 6A,

Fig. 9 einen vergrößerten Teilschnitt längs der linie 9-9 in Fig. 6A,

Fig. 10 einen Längsschnitt eines elektromechanischen Sondenkopfes gemäß der Erfindung der an der Halterung der Fig. 1 bis 9 montiert sein kann,

Fig. 11A und B Teilschnitte des Sondenkopfes nach Fig. 10 längs der Linie 11A-11A und11B-11B,

Fig. 12 einen weiteren Teilschnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 10,

Sig· 13 eine schematische Darstellung der wichtigsten Elemente des geschlossenen Servosystemes, von"" dem in Fig. 10 ein Teil vergrößert dargestellt ist, ■-..'. .

Fig. 14A einen Längsschnitt durch eine andere Ausführung des Ta.sterkopfes gemäß der Erfindung,

Üg, 14B einen Ausschnitt eines Lehrdn-kopfes für das Att*füiamngsbeispiel nacli ffig.

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Pig. 140, D und E Schnitte durch den Taster der Pig. 14A längs der Schnittlinien 140-140, 14D-14D bzw. 14E-14E, . ■' '-

Pig. 14P einen Teil der Konstruktion nach Pig. 14A in einer anderen Betriebstellung, .

Pig. 15 eine andere Ausführung des Tasterkopfes ähnlich der der Pig. 10.

In Pig. 1 ist eine Seite einer Entwurfbrücke 10 für Kraftfahr-,zeugkarosserien dargestellt, unter der ein Tonmodell 12 einer Automobilkarosserie steht. Die 2_r.{i_c^_enseite 10 wird durch nicht gezeigte Rollen, getragen und ist auf einer mit einer Grundplatte 14 verbundenen Schiene in Sichtung der X-Achse so verschiebbar angeordnet, daß sie von einer Σ-Achsenstellung in^eine andere bewegt werden kann. Der innere Hand 16 «der Brücke 10 trägt eine Meßskale, so daß Verschiebungen in der "Z-Achsenrichtung gemessen werden können. Der Meßvorgang erfolgt durch Anbringen einer Skala in einer horizontalen Position an Skalenarmen 18, die mittels einer gebräuchlichen Verstellvorrichtung (nicht gezeigt) längs der Brückenseite angehoben oder abgesenkt wenden, können.

Eine elektromechanische Sonde wird von einem als, Zylinder 22 ausgebildeten Sockel getragen, wobei der' Zylinder 22 in einem an der Brücke 10 befestigten Auflager 24 eingespannir ist. Die Sonde 20 enthält einen am Ende eines Tragrohres 2Ί3 angeschlagenen Pühlerkopf 26, der, wie in Pig. 1 gezeigt,, die Oberfläche" "des Tonmodelles unter geringem Druck berührt.

Mit 30 ist ein durch einen Elektromotor angetriebener Stift * bezeichnet, der in axialer Richtung des Trägrohres 28 verfahr«- bar ist und sobald der Pühlerkopf 26 das Modell abtastet, eine· entsprechende Anzahl von Konturlinien 32 aufzeichnet. Bine den

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Anzeigen entsprechende Linie wird von jedem einzelnen charakteristischen Sektor genommen, der durch die X-Achsen- Positionen der Brücke bestimmt ist. Ziir Aufzeichnung der Linien *>2 findet ein Blatt $4 Verwendung, das an einer festen Halteplatte eingeklemmt ist. Diese wiederum ist so angeordnet, daß ihre Ebene senkrecht zu der der Grundplatte 14 und auch senkrecht zur Symmetrielängsebene des Modelies verläuft. Zur Fixierung der Schreibplatte können am Brückenunterbau und,falls erforderlich, auch am Oberteil der Platte gewöhnliche Träger vorgesehen sein,

.Sin in Fig, 4A gezeigter, fest montierter Träger 38 ist mittels Bolzen an der Entwurfbrücke 10 angeschlagen. Er ist mit einer öffnung versehen, durch welche sich die zylindrische Säule erstreckt, deren oberes Ende durch eine mittels Bolzen 4-2 befestigte Halteplatte 44 abgedeckt ist. Auf dieser Platte ist ein Schraubspindelmotor 44, beispiels-weise ein Elektromotor von ca. 0,2 kV und 110 Volt Gleichstrom, befestigt. Die Abtriebswelle 46 des Kotors 44 ist durch eine Wellenkupplung mit einem Untersetzungsgetriebe 50 mit senkrecht zueinander gerichteter Antriebs- und Abtriebswelle jekuppelt, dessen Abtrieb swelle mit 52bezeichnet ist. Das Untersetzungsgetriebe 50 wird" ebenfalls von der Platte 40 getragen und ist mit Bolzen 54 auf ihr verschraubt. Die Abtriebswelle 52 kann Über eine Kuppelvorrichtung 58 mit einer Schraubspindel 56 verbimdert werden. Wie in, Pig. 5 gezeigt, erfolgt die Verbindung mit der Abtriebswelle 52 durch eine rlitnehmernut und einen entsprechenden Splint 60. Die Kupplungsvorrichtung 58 ist mit der Schraubspindel 56 durch eine Zunge und einen Schlitz 62 verbunden.

Das obere Ende der Helle 56 greift in eine öffnung 64 der Platte 40 ein und sitzt aus diesem Grunde in einem gebräuchlichen Kugellager 66. Das untere Ende der welle 56 kann in gleicher Weise auch in dem Auflager 24 eingesetzt sein.

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Die Sonde 20 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 68, das an einer senkrechten Buchse oder Hülse 70 befestigt ist. Die Achse des Sondengehäuses 68 dagegen ist horizontal. Die Hülse 70 umschließt die feststehende Säule 22 und ist mit einer Öffnung versehen, durch die eine Schraubspindelmutter 72 geführt ist. Die Schraubspindel 56 dieser Mutter 72 ist schraubbar geführt. Da diese Schraubspindel durch das Kugellager 66 axial geführt ist,'wird bei seiner Rotation die Hülse 70 je nach der Drehrichtung angehoben oder abgesenkt.

In Fig. 8 ist ein Antriebsmotor für die Verstellung der Halte-.stange 28 in Richtung der Y-Achse dargestellt. Er enthält einen Servomotorsatz 74- mit einer Abtriebswelle 76, die über eine Kupplungsvorrichtung 78 auf einen in einem Lager 82 drehbar gelagerten Antriebsschaft 80 wirkt. Das Lager 82 befindet sich in einem" §eil eines Zwischengehäuses 84- ausgebildeten Lagergehäuse, das den Servomotor 74- rechtwinklig zum Getriebekasten 86 hält.

Der Schaft 80 besitzt ein Ansatzstück 88, das in einem in einer Öffnung der Gehäusewand 92 des Getriebekastens 86 sitzenden . Lagersatz 90 gelagert ist. Das Gehäuse 92 umschließt eine Tragbuchse ' 94-, die teleskopartig in einer Buchse 96 eingesetzt ist. Diese wiederum wird von einer für die Befeatigung der Sonde in einem 2eil des Gehäuses 68 vorgesehenen Öffnung 98 aufgenommen. · "

Ein im Gehäuse 92 angeordnetes Abtriebsstirnrad 100 sitzt auf einer Welle 102 und wird von dem Antriebsritzel 80 angetrieben. Durch axiale Zwischenlager 104- und 106 ist die v/elle 102 drehbar im Gehäuse 92 befestigt. Das untere Ende des Schaftes 102 ist durch'einen Splint 108 nit einen Ritzel 110 dr-eifest verbunden, welches mit einer, in Fig. 7 gezeigten, an dem Tragrohr 28 mittels gebräuchlicher Bolzen 14-0 befestigten Zahnstange 112 kämnt.

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Das Tragrohr 28 wird yob. in gleichen v/inkelabstählen angeordneten Tragrollen 116 getragen,- wobei 3ede Holle durch-^e-. einen in einer Bohrung 120 im -Gehäuse 63 angeordneten Soilenzapfen 118 drehbar gehalten wird, 3ine Drehbewegung des Hitzeis IiO "um seine Achse -führt demzufolge au einer Längsv&rSchiebung des Tragrohres.-28. in Gehäuse 63.

Wie aus Pig. 6A hervorgeht, geht das rechte Ξη-de des Tragrohres 28 in eine Sehreibvorrichtung /j22 über, Diese besteht aus einem Schreibgehäuse 124-, das einen den Schreibstift antreibenden' Motor 126 umschließt. An einer Antriebswelle 128 für die Schreibvorrichtung sitzt ein-Had-1-30₁ das wiederun von der Hotorwelie % 132 des liotores 1-26 angetrieben wird. Sin gebräuchlicher Antriebsriemen 134- kann als Verbindungsglied zwischen den Had und der Rotorwelle 132 Vervrendung finden.

Durch die Welle 128 wird ein Schreibelenent oder ein Stift drehbar angetrieben, der durch eine !feder 133 aicLal nach au3en .gedrückt wird. Wie in Pig. 6A allgemein und in Pig. 1 in einzelnen gezeigt, drückt das Schreibelenent 136 auf das an der Bntwurfbrücke 10 befestigte Papier.

Sobald'der Pohlerkopf 26 einen Streckenzug auf der Oberfläche des Modelles 12 überstrichen hat., wird Elithilfe des Antrieb3-motores 44· eine Vertikalverschiebung des Pühlerkopfes in . Sichtung der Z-Achse und durch den Antriebsnot."::' 74- eine Bexiegung des Pühlerkopfes in Sichtung der X-Achse erreicht und. das Schreibgerät.122 wird eine Streckenkonturlinie aufzeichnen, itfie sie in Pig. tniü dem 3ezugszeichen 32 eingezeichnet ist.

In Pig. 9 ist gezeigt, daß die an den Sragrohr 2-3 angebrachte Zahnstange 112 mit Zähnen 140 ausgerüstet ist. Hollen 14-2 und 14-4- dienen als Pührungen. Sie ^ind auf Zapfen montiert, die

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nit eir.an -a^.ir-block 14-5 versckraubt sind. Der Lagerblock 14-6 sitzt in ei:-ör Öffnung 14-S in Gehäuse 68.

3ü Kikrοschaltgerät 150 kann an Gehäuse 68 montiert sein, wie die Pig. 6A und Pig. 9 zeigen. Ss kann' ein Anschlagstößel 152 besitzen, an dessen Daunen eine- Mitnehnerrolle 154- sitzt, die von einen relativ stationären An^chlagdainen ausgelöst wird, wenn die Sonde 20 bis zu einer äußersten oberen oder unteren BegrensungssTjellung verfahren wird. Dies würde den Motorkreis des Antriebsnotores 4-4- unterbrechen.

Der in den Pig. 10 bis 13 dargestellte Pühiarkopf unfaßt ein Zusatsstück 156 nit einen innenlier;enden Stößel, der an dem Snde des Ealuarohres 23 befestigt iiz;. Sin Zwischengchäuse 158 für den Pühlerkopf ist nit seinen rechnen Plansch nit den Plansch 150 des Zusatzstückes 156 durch Bolzen verbunden. Das linke Snde des Zwischengehäuses 155 ist; nittels einer Bolzenverbindung nit einen entsprechenden Plansch 152 des Gehäuses verbunden.

Das Gehäuse 164- besitzt; eine in \·:ε3endlichen zylindrische Porn. Ss 'anschließt eine Buchse 166, die an ihren rechten Snde die linke Außenfläche des an linken Snde des Zwisehengehäuses 158 angeordneten Plansches hält;* Sine zylindrische Passung 168 wird vom linken Snde des Gehäuses 154· auf gen onnen, und dient als Gegenlager des linken Endes der Buchse 165. Sin..Sondenabschlußdeckel 170 ist an offenen Snde des Gehäuses -164- angeordnet. ■

Der linke Hand des Gehäuses 164- -urägt einen Innenflanach 172, so daß die Vorrichtung axial festgelegt ist. Der Deckel 17Ο ist zwischen dem Innenflangch 172 und den linken Snde der Passung 168 eingespannt. Sine mit 174- bezeichnete Kappe umgreift den Deckel I70. Sin zwischen der Kappe 174· und den

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Deckel 170 eingreifender Staubdeckel 176 dichtet das als . Schaft 178 ausgebildete Sondenelement ab.

Der Schaft 178 erstreckt sich durch den Deckel 17O und durch eine öffnung 180 der !Passung 168. Sin kugelförmiges Lagerelement 182 ist mit geringem Spielraum in der Öffnung angeordnet und mit geringem Spiel frei drehbar. Das Element 182 ist mit einer Bohrung versehen, durch die der Schaft hindurchragt.

Sine Lagerschale 186 befindet sich in der Öffnung 180. Sie besitzt eine zylindrische Kurvenform in die sich das kugelige Lagerelement 162 einschmiegt. ·

Vier als Setsschrauben 181 ausgebildete mechanische Anschläge sind im Deckel radial untergebracht. Zwei davon sind dargestellt, die anderen beiden befinden sich um 90° versetzt zu den in 5¹Ig. 10 gezeigten Anschlägen. Sie verlaufen radial, so ■ daß die Schwenkbewegung des Schaftes 173 begrenzt wird wobei der Schaft 178 um das geometrische Zentrum dos kugelförmigen Lagerelementes 182 als Mittelpunkt hin-und herschwingen kann.

Der Schaft 178 kann einen hexagonalen Querschnitt besitzen und einen Bereich eines verringerten Durchmessers 190 aufweisen (Fig. 11). An seinem" innersten Znde vergrößert sich der Querschnitt des Schaftes 178 und weist eine konische Einkerbung 192 auf,~cCie eine Kugel 194- eingreift. Die Kugel wird vom innenliegenden Ende eines G-elenkhebels 196 (rehalten, welcher sich durch eine Öffnung 193 in der Oberseite des G-ehäuses 164-er strecke und an einer Schaukeiwelie 200 angelenkt ist. Der Hebel 196. wirdybezugen auf die Schaul-relvrelle 2C0,in Uhrseigerrichtung durch eine Zugfeder 202 belastet, deren eines Ende einer. Ankerr>ÄDpf en 204- umsreif"c.

Dieser'Pfropfen 2C£- stellt einer. Seil eines Ankers 206 dar, durch dessen Habe 205 ein Drehbolzen 210 ragt. Vie Fig. 11A

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im einzelnen zeigt, ist der Drehbolzen 210 wiederum in Bohrungen 212 und 214 in Gehäuse 164 verankert.

Stellschrauben 216 und 218 sind zur Festlegung der ,teö&sl^'itZdjS&jr A stellung des Ankers 206 in bezug auf die Achse des Jpf bolzens 210 vorgesehen. Weiterhin kann "die Zugspansa£ö|; Feder 202 mithilfe der Stellschrauben· 216 und 218 werden. Diese Stellschrauben hintergreif en eine' in-^; seite der Buchse 166 angeordnete Gegenschulter.

Das innere Ende des Gelenkhebels 196 befindet sich Abstand von einem Auslöser 220 eines BegrenaungsscüJü^atf-ö der mit dem Antriebsmotor 74 in elektrischer Schaltmifeiä&tfjgg steht. Er dient als Sicherheitsvorrichtung zum des Motorkreises, sobald der Druck auf das Ende des schaftes 178 extrem hoch wird. Ein zweiter mechaniai 224 kann weiterhin zur Begrenzung der Auslenkung dtjs hebeis 196 vorgesehen sein.

Die Feder 202 bewirkt eine Schubkraft auf den Schaft links, durch die das auf dem Schaft 178_;;axlal fes% kugelige Lagerelement 182 ■ ständig mit ä$& lägerfl sammenwirkt.

Sobald das {Dragrohr· 28 durch den Antriebsmotor 74 g Tonmodell verfahren wird, hält die Feder 202 das Lagerelement 182 in seiner festgelegten Stellung. Kontaktdruck auf dem Modell erreicht, wirkt eine AadfljLirnaft auf den Schaft 178. Die Feder 202 wird dann nachgebe^'sobald die Federbelastung überwunden ist und der Gelenkhebel-196 schwenkt um die Welle 200 im Gegenuhrzeigersinn. Berührt das Ende des Sondenschaftes 178 das Modell in der V/eise, daß eine Druckkraft euer zur Schaftachse wirksam wird, so dreht sich ;-der Schaft 1?o' um die Achse des kugeligen Lacerelementes

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als Mittelpunkt. Dadurch verschiebt sich die Kugel 194 in -der konischen Aussparung 192 und der Gelenkhebel 196 verschwenkt im Gegenuhrzeigersinii in'der. gleichen Weise wie unter Einwirkung einer Druckkraft auf den Schaft 178. Demzufolge wird unbeschadet der.auf das Ende des Sondenschaftes einwirkenden Kraftrichtung der Gelenkhebel 196 stets verschwenkt.

Das Ende des Schaftes 178 trägt einen Sondenfühler 226 mit einem abgerundeten Fühlerende zum Abtasten des Tonmodelles. Durch eine Schraubverbindung 228 kann er vom Schaft lösbar ausgeführt sein. Weiterhin kann eine Eerbnute 230 am Sonden- ™ fühler 226 vorgesehen sein₃ die als Scherbolzen wirkend, bei übermäßiger Krafteinwirkung einen gezielten Bruch des Fühlers ■ herbeiführt und somit Stoßbelastungen der Sonde vermeidet. Ferner kann der Fühler auswechselbar sein.

Die Schaukelwelle 200 stellt einen Seil eines linearen Differential urafonners 232 dar, äe'r, gemäß Fig „ 13.> am Zwischengehäuse angeschraubt ist. Der Differentiälumformer 232 spricht auf die Bewegungen der Welle 200 in einsri oder dem anderen Drehsinn an, die beim Verstellen des Sondenschaftes 178 auftreten. Sobald die Sonde durch die Modelloberfläche einem vergrößerten Druck ausgesetzt wirdj dreht sich die Welle 200 unter Überwindung der ä Federspannung 202 in einer Drehrichtung„ Falls der Druck unter dem durch die Federverspannung bestimmten Wert abfällt, dreht sich die Welle 200 in der Gegeiirichtuiig» Drehbewegungen der Welle 200 in jeder der beiden Sichtungen übertragen sich auf den linearen Differentialumforner 232.. der dann entweder einen elektrisch positiven oder einen elektrisch negativen Impuls ■ in eine der beiden elektrischen Leitungen 234 oder 23S abgibt. Diese Leitungen führen zu einen Verstärker 238., 4er in bekannter Weise entweder ein positives oder ein negatives Ansprechen des über die Leitungen 240 mit ihm elektrisch verbundenen Antriebsmotores 74 einleitet.

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Lie Rotorach~e des Antriebsmotcres ist wie oben ausgeführt, r.:it den die Sonde 20 haltenden 'Tragrohr 28 verbunden. Der iruiipunkt lc^nn mit einen zweckmäßigen iTullpunkteinstellgerät u'ustiert werden. Jede Abweichung vor. der vorher im Verstärker 238 eingestellten Spannung vrilrd in einen Ko t or s ρ an nun g s impuls ungesetzt, der Je nach der Richtung der Abweichung eine Drehbewegung der Rotorwelle in einer oder der anderen Drehrichtung einleitet. Die mechanische Verbindimg zwischen der Rotorwelle und der Sonde 20 vervollständigt das geschlossene Servosystem. Zur Aufrechterhaltung des vorher eingestellten Berührungsdruckes der Sonde 20 auf die Modelloberfläche wird die Sonde durch den Antriebsmotor 44 in Richtung der Z-Achse verfahren.¹ Somit folgt der Sondenfühler der Zontur der Oberfläche, falls vertikale Verstellungen in der Sondenhöhe verlangt werden. Das erfordert eine Bewegung des Sragrohres in beiden Richtungen. Der Bewegungsablauf des Sondenfühlers wird dann als liennlinie durch das Schreibgerät aufgezeichnet.

Eine vertikale Bezugsebene für die Registrierung einer vertikalen Linie kann in einiger Entfernung von dem Sondenende vorgesehen sein. Gleichfalls kann eine horizontale Bezugsebene zur Aufzeichnung der horizontalen Anzeigen angebracht sein. Diese Anzeigen werden an der Skala 16 der Entwurfbrücke 10 angezeigt. Die X-Koordinaten sind dabei natürlich durch die Unterflache, auf der die Entxvurf bühne montiert isö, vorher festgelegt.

Die Konturlinien 32 können,wie oben beschrieben, zur Gestaltung von Schablonen oder zur Herstellung von zweidimensionalen körperlichen Entwurfen verwendet werden.

In Jig. 15 ist eine andere Ausführung des Sonder_gc-rätes dargestellt, das den in den Pig. 10 bis 14A dargestellter- Beispielen weitgehend gleicht. Es enthält eine zusätzliche j?eder 242, die zwischen einem Druckring 244 und einem !Federsitz 246 einge-

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spannt ist, welch letzterer von der Brück 166* und dem Deckel 16S^f gehalten wird. Zvm. Zwecke einer besseren übersieht werden in Fig. 15 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1M verwendet, wobei in der ersteren Bezugsstriehe hinzugefügt worden sind.

Der Druckring 244 umgreift das iragelförEiige Lagerelement 182' wobei seine Federung die Wirkung der Feder 202 ergänzt. Dies bedingt eine zweite Veränderliche, die bei der Bemessung der Sonde berücksichtigt werden muß. Falls eine zweite Variable in einigen Fällen nicht erwünscht sein sollte, kann die Ausführung Sm* nach Fig. 10 verwendet werden.

In.den Fig. 14A bis 14- F 1st eine andere Sondenanordnung dargestellt, die in gleicher Weise wie die Sonde der Fig. 10 und 15 wirkt. Sie umfaßt Teile, die mit denen der Ausführung der Fig* 10 übereinstimmen und demzufolge unter Verwendung iron Bezugsdoppelstrichen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind*

Abweichend von den anderen Ausführungen ist am vorderen Bade eier Sondenhalterung eine flexible Schwingwanä 248 angeordnet, die sich gegen den äußeren Hand des Gehäuses 164'^J abstützt und zwisöhen der Brücke 1.66^M und dem AbschluMeckel 170^M eingespannt ist. ,

Die Sondenwelle 178'^! ist im Gegensatz zu dem Schaft 178 der Fig. 10 konisch und aa ihrem linken Ende in der Schwingwand als Zentrum gesichert« Demzufolge besitzt dieSchwingwand eine Öffnung 250, rdfl-öine Habe 252 hineinragt. Das linke Bide des Schaftes 178" ist mit einer Habe 252 verschraubt.

2in Veller-ansatz 178A ist durch eine Schraubverbindung 254 mit der -Tabe 252 verbunden. Das Ende des Wellen&nsatzes 178A

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trägt den de..: Modell abtastenden 5¹UIiIer, der in Form einer Kugel 256 ausgeführt sein kann (Flg. 14D und 14F).

Der Deckel 170'' ist mit einer Öffnung 158 versehen, in die ein Drehzapfenring 260 eingesetzt ist, der an einer Seite eine Ringschulter 262 aufweist, die die innere Zone der Schwingt/and 248 abstützt.

■ Wirkt der Sondendruck zur Kontaktaufnahme des Fühlers 256 auf den Kodell in axialer Richtung, so kann sich die Schwingxvand durchbiegen, somit den Schaff 278'' axial auslenken und den Gelenkhebel 196' ' im Gegenuhrzeigersinn "verschwenken. Die Auslenkbewegung bewirkt»sobald die Federspannung der Feder 202" überwunden ist, eine Veränderung der Federwirkung der Schwingwand 248.

Falls der Fühler 256 der Sonde einer Sondenquerkraft ausgesetzt wird, wird sich die Schwingwand 248 wie in Fig. 14F gezeigt, um die Schalter 262 in dem Maße verformen in dem der Schaft 178 ausgelenkt wird. Diese Schwenkbewegung überträgt sich aufgrund der konischen Form der Lagerschalen 192'' als eine Auslenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn auf den Gelenkhebel 196''. Die flexible Schwingwand 248 erfüllt demgemäß eine Doppelaufgabe, in-dem sie einmal der schwenkbaren Halterung des Schaftes 178 " düent und- zum anderen als Feder wirkt, wobei .ihre Federcharakteristik die Abmessungen der Sonde mitbestimmen und die Federkonstante der Schwingwand 248 äXe Federungen der Feder 202'' ergänzt.

Ein teilweise gezeigter Begrenzungsschalter 264 ist dafür bestimmt, eine über die eingestellte Durchbiegung der Schwing-"wand hinausgehende Verformung abzutasten und den liotorkreis des Antriebsnotores 74 zu unterbrechen. Weiterhin wird die Größe der Auslenkbevregung des Schaftes 178A durch eine Stellschraube 266 begrenzt. '

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Claims (10)

Patentansprüche

1.'" Elektromechanische Sonde /zum Abtasten von Oberfl ächenpunkt en eines dreidimensionalen Körpers, dadurch, g e k e η'η ζ e i c h r. e t , daß ein an sich bekannter, die Oberfläche des Modelles (12) abtastender i Fühlerkopf (26) an einer Enti/irorfbrücke (10) dreidimensional ^: und abhängig von der Veränderimg des vorgegebenen Anpreßdruckes automatisch verfahrbar angeordnet ist und daß ein am Tragrohr (28) des· Fühlerkopfes (26) angeordnetes Schreib- % gerät (30) zur Aufzeichnung der am Modell abgetasteten Konturlinien (32) vorgesehen ist,

2. Elektroaiechanisehe Sonde nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , dax^ ein Antriebsmotor (4^·) zum Anheben und Absenken der Sonde (20) längs der Vertikalen und ein weiterer Antriebsmotor (74) zun Verfahren* des Tragrohres (28) mit dem Fühlerkopf (26) in einer horizontalen Ebene senkrecht zur Symmetrieebene des Modelles (12) vorgesehen ist.

3« Elektrbmechanische Sonde nach Anspruch 1, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t ,daß ein Sastfühler (226) mittels eines Fühler schaftes (178) ir_ einen Fühlergehäuse (164) allseitig begrenzt auslenkbar ist vnä. alle Fühlerbeuegungen in eine Schwenkbewegung eines-in einen Bifferentialumforner (232) drehbar angelenkten Gelenkhebels (196) izasetzbar sind.

4. Elektronechanisehe Sonde nach Anspruch 1/ dadurch ge kenn ze i c h η et , daß sum Umsetzen der Je nach der Modelloberfläche sich ändernden Fühlarkopfbewegungen in den Aiitriebsmotor (74) steuernde elektrische Impulse ein linearer Differentialumforsier (232) mit Verstärker (233) vorgesehen ist.

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5. Elektromechanische Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum Aufzeichnen der Konturlinien (32) des Modelies durch das Schreibgerät (30) eine Zeichenplatte (3&) parallel zur Modellquerachse angeordnet

6. Elektromechanische Sonde nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Fühlerschaftes (178) durch eine in konische Einkerbungen (192) im Schaft (178) und im unteren Ende des Gelenkhebels (196) eingreifende Kugel (194) gelagert ist und daß zur weiteren Schaftlagerung ein mit einer Bohrung (184) versehenes kugelförmiges Lagerelement (182) vorgesehen ist, das vom Schaft (178) durchragt wird und das in einer zylindrischen Bohrung (180) einer in Fühlergehäuse angeordneten Fassung (I68) angeordnet ist und sich an einer Seite gegen eine entsprechend geformte Lagerschale (186) abstützt.

7. Elektromechanische Sonde nach Anspruch 1, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (202) zwischen dem unteren Ende des Gelenkhebels (196) und einem am Fühlerschaft (178) befestigten Ankerpfropfen (204) eingespannt ist.

8. Elektromechanische Sonde nach Anspruch 1,6 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der maximalen Auslenkbewegungen des Gelenkarmes (196) ein. mit

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dem Antriebsmotor (7²O gekoppelter elektrischer Anschlag (222) mit einem Anschlag (220) vorgesehen ist.

9. Elektromechanische Sonde nach Anspruch 1 und 3.$ dadurch' gekennzeichnet, daß ein Ende des Fühler Schafte s durch eine in konische Einkerbungen (192¹¹) Schaft (178*') und im unteren Ende des Gelenkhebels (196'')

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^■eingreifende Kugel (194" ') gelagert ist und daß zur weiteren Schaft lagerung eine federnd verfor&bare_v flexible Schwingwand (248) vorgesehen ist, die vom Schaft (178¹¹)■ mifrbig durchragt wird, irobei ihre radial äußerste Zone zwischen einem Abschlußdeckel (17O^!I) und einer Buchse (166'') eingespannt ist und ihre radial innere Zone sich an eine Singschulter (262) eines Drehzapfenringes (260) abstü&t.

10. Slektromechanische Sonde nach ilnspruch 1 und 3, . d a —■ durch g e k e η η s e i c h n/e t , daß das den mittleren Teil des Fühlerschaftes (178') haltende kugelige Lagerelement (182') beidseitig in Lagerschalen-(185^f, 244) eingebettet ist, wobei die innere Lagerschale (244) durch die Spannung-einer !zweiten, sich an einer Zwischenwand (246) abstützenden Feder (242) axial verschieblich gehalten wird.

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