DE2108632C3 - Fühler für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere Nachformfräsmaschinen - Google Patents

Description

An größeren Nachformfräsmaschinen werden gern Fühler mit einer im vorderen Ende des Fühlerrohres radial verschwenkbar und axial verschiebbar gelagerten Tastspindel verwendet, die an· ihrem vorderen, aus dem Fühlerrohr herausragenden Ende den Taster trägt und mit ihrem rückwärtigen Ende mit einer, die Bewegungen des dac Werkzeug tragenden Schlitten beeinflussenden Steuereinrichtung zusammenarbeitet. Als Lagerung dient oft eine mit der Tastspindel verbundene Kugel, die in einer mit dem Fühlerrohr verbundenen Pfanne verschwenkbar und axial verschieblich gelagert ist. Die zwischen Kugel und Pfanne auftretende Reibung vermindert die Feinfühligkeit der Tasteinrichtung, und die unvermeidliche Abnützung führt zu Ungenauigkeiten. Es ist bekannt, diese Reibung durch Wälzlagerung zu verringern. So hat man die Tastspindcl in einem Pendelkugellager gehalten oder hat sie Kardanisch gelagert. In beiden Fällen ist eine weitere Lagerung der Tastspindel auf Wälzkörpern erforderlich, die ihre Axialbewegungen ermöglicht. Lagerungen dieser Art bestehen aus vielen Einzelteilen und benötigen verhältnismäßig viel Raum, der durch einen entsprechend bemessenen Durchmesser des Fühlerrohres geschaffen werden muß. Dabei ist es aufwendig, eine genaue, spiel- und verspannungsfreie Lagerung der Tastspindel zu schaffen.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Fühlspindel

ic an ihrem auf die Steuereinrichtung einwirkenden Ende im Fühler in axialer Richtung verschieblich und in radialer Richtung fest gelagert ist und in Nähe ihres vorderen. Endes innerhalb des Fühlerrohres einen Bund aufweist, der im Zusammenwirken mit einen mit dem Fühler verbundenen Ring über Kegelflächen beim Verschwenken der Tastspindel deren axiale Verschiebung bewirkt. Damit werden die radialen Schwenkbewegungen und die axialen Verschiebungen über ein einziges Lager geleitet, das zu-

ao gleich die Tastspindel in ihrer Ausgangsstellung mittig hält und im Durchmesser den Tastspindeldurchmesser nur wenig zu übersteigen braucht. Hierbei ist zwar mit jeder radialen Auslenkung eine axiale Verschiebung der Tastspindel verbunden, doch ist diese

as nicht schädlich, da bei Fühlern dieser Art die radialen Auslenkungen in der Regel doch in eine auf die Steuereinrichtung einwirkende axiale Bewegung umgeformt werden muß, wenn alle Bewegungen des Schlittens über nur eine Spule bzw. Kontakteinrichtung gesteuert werden. Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Ausiennungcn der Tastspindel von den meist unterschiedlichen Reibungsverhältnissen zwischen Taststück und Modell weniger beeinflußt werden.

Um eine einfache und sichere Lagerung der Tastspir.del zu erreichen, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Fühlspindel an ihrem rückwärtigen, mit der Steuereinrichtung zusammenarbeitenden Enc'e achsmittig mit einem im Fühlerrohr radial umerschieb-

4» lieh gelagerten biegsamen Glied, beispielsweise Membrane oder Blattfeder, fest verbunden ift. Das biegsame Glied gestattet ein axiales Versclvehen der Tastspindel, verhindert aber radiale Bewegungen. Die Tastspindel ist um ihre Lagelstellen in dem biegsamen Glied, z. B. um den Mittelpunkt der Membrane, verschwenkbar.

Wird am rückwärtigen, mit der Steuereinrichtung zusammenarbeitenden Ende der Fühlspindel ein Zapfen und in dem im Fühlerrohr radial verschieb-Hch gelagerten biegsamen Glied eine mittige, den Zapfen verschieblich aufnehmende Bohrung angeordnet, ist eine sehr leichte Montage und Demontage der Tastspindel gegeben.
Vorteilhaft wird am Bund der Tastspindel ein Außenkegel und am Ring ein Innenkegel und zwischen den Kegelmantelflächen ein Kugellager angeordnet. Damit wird ein besonders feinfühliges Steuern ei reicht. Es wird dadurch verhindert, daß bei Beginn der Auslenkung und während des Auslenkens der Tastspindel durch die unterschiedlichen Reibungswiderstände an den Kcgelflächen unterschiedliche Durchbiegungen des Fühlers auftreten, die zu Ungenauigkeiten am Werkstück führen.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispic! der Erfindung sctiematisch dargestellt, und zwar zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Fühler und
F i g. 2 eine räumliche Darstellung der 3 Koordinatenrichtungen x, y und 1.

Am vorderen Ende eines Fühlerrohres 1 ist ein Ring 2 mit konischer Innenfläche 3 mittels einer Überwurfmutter 4 fest gelagert. Eine, rühlspindel 6 trägt einen Bund 7 mit einer konischen Außenfläche 8, die sich über ein Kugellager 9 gegen die konische Innenfläche 3 des Ringes 2 abstützt. Die Fühlspindel 6 ist hohlgebohrt und an ihrem rückwärtigen Ende durch einen mit ihr serschraubten Deckel 10 abgeschlossen, der an einem; Vorsprung eine Ausnehmung 13 aufweist, in die eine Schraube 12 hineinragt und ein Verdrehen der Fühlspindel 6 verhindert. Der Deckel 10 trägt einen Ansai:: 14, der über ein Kugellager 15 in einer Büchse 16 verschieblich gelagert ist. Die Büchse 16 ist in der Mitte einer Membrane 17 mit dieser verbunden, die in einem Einsatz 18 zentrisch gelagert und durch eine» Schraubring 19 gehalten ein geringes Verschwenken der Fühlspindel 6 um die Mitte der Membrane 17 als Schwenkpunkt zuläßt. Der Einsatz 18 ist mit dem Fühlerrohr 1 fest verbunden und trägt in einer Mittelbohrung eine Büchse 20, die eine Steuerspule 21 aufnimmt, deren Anker 22 an der Stirnfläche des Zapfens 14 anliegt. Die Büchse 20 ist durch einen Keil 23 am Verdrehen gehindert und kann durch Mutter 24 und 25 in der Längsrichtung eingestellt werden. Diese Muttern tragen eine Verzahnung 26, 27, in die durch Bohrungen 28, 29 mittels Schlüssel eingegriffen werden kann.

Im Fühlerrohr 1 ist ein Ring 30 vorgesehen, der das eine Ende einer Feder 31 aufnimmt, die sich mit ihrem anderen Ende gegen den Bund 7 abstützt und die Fühlspindel 6 mit dem Ring 2 in Anlage hält.

In der Fühlspindel 6 ist eine an ihrem vorderen Ende ein Taststück 32 a tragende Spindel 32 reibungsarm längsverschieblich (z.B. Kugelbuchsen) gelagert, deren Bewegungen durch einen Stift 33 be-

grenzt ist, der in einem Schütz 34 geführt wird. Die Spindel 32 ist an ihrem hinteren Ende abgesetzt und trägt eine Verlängerung 35, die mit ihrer Stirnfläche auf eine Steuerspule 36 einwirkt, die die axialen Vorschubbewegungen der Maschine dann steuert, wenn

ίο beim IL.inßfräsen gleichzeitig die Tiefenkontur ab' gefahren werden soll.

Zum Umschalten von einer Kopierart auf eine andere (Umriß-Kopieren, Zeilen-Kopieren, 3-D-Kopicren) ist außer der Verstellung der Mutter 44 ein Ab'

bzw. Umschalten der Verbindung der Steuerspulen 21 und 36 mit den Stellmotoren in der x-y- oder z-Richlung erforderlich.

Die Spule 36 dient ausschließlich der Bewegung in Längsrichtung des Tasters (z-Richtung) und ist ab-

ao schaltbar (beim Umriß- und Zeilenkopieren). Die Spule 21 ist umschaltbar und steuert entweder (beim Umrißkopieren) in der x-y-Ebene, die senkrecht zur Taslerachse liegt, und zwar in beiden Koordinaten derart, daß abnehmende Geschwindigkeit in der einen Koordinate eine zunehmende Geschwindigkeit in der anderen Koordinate zur Folge hat (sin-cos-Regelung), wobei Quadrantenumschaltung erforderlich ist, oder (beim Zeilenkopieren) in der x-z- oder y-z-Ebene. Nur beim 3-D-Köpieren werden beide

Steuerspulen benötigt, und zwar die Spule 21 zum Steuern der Stellmotore in x- und y-Richtung und die Spule 36 in z-Richtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fühler für Nachformwerkzeugmaschinen, insbesondere für Nachformfräsmaschinen, mit einer an dem einen Ende das Taststück tragenden und mit dem anderen Ende auf eine Steuerungseinrichtung einwirkenden Füh'spindel, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlspindel (6) an ihrem auf die Steuereinrichtung (21) einwirkenden Ende im Fühler in axialer Richtung verschieblich und in radialer Richtung fest gelagert ist und in Nähe ihres vorderen Endes innerhalb des Fühlerrohres einen Bund (7) aufweist, der im Zusammenwirken mit einem mit dem Fühler verbundenen Ring (2) über Kegelflächen beim Verschwenken der Fühlspindel deren axiale Verschiebung bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlspindel (6) an ihrem rückwärtigen, mit der Steuereinrichtung (21) zusammenarbeitenden Ende achsmittig mit einem im Fühlerrohr radial unverschieblich gelagerten biegsamen Glied (17), beispielsweise Membrane oder Blattfeder, fest verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am rückwärtigen, mit der Steuereinrichtung (21) zusammenarbeitenden Ende der Fühlspindel (6) ein Zapfen (14) und in dem im Fühlerrohr radial unverschieblich gelagerten biegsamen Glied (17) eine mittig, den Zapfen (14) verschieblich aufnehmende Büchse (16) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Bund (7) ein Außenkegel (8) und am Ring (2) ein Innenkegel (3) und zwischen den Kegelmantelfläcbevi ein Kugellager (9) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bund (7) an dei rühlspindel (6) und der mit dem FühlerroL. (1) verbundenen Gegenfläche ein reibungsarmer Belag vorgesehen ist.