DE2347899A1

DE2347899A1 - Kopierfuehleranordnung

Info

Publication number: DE2347899A1
Application number: DE19732347899
Authority: DE
Inventors: Martin Richter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-24
Filing date: 1973-09-24
Publication date: 1975-04-03
Also published as: JPS5059883A

Description

Zum Kopierfräsen wird eine aus einem Fühlfinger bestehende Kopierfühleranordnung benötigt, welche mechanische Auslenkungen in elektrische Größen umzuwandeln gestattet. Dabei ist eine berührungslose Weg- bzw. Meßgrößenerfassung anzustreben. Bisher war es üblich, für Jede der drei Bewegungsachsen x, y, ζ je ein einfaches induktives Meßsystem aus Spule und Verschiebeanker zu verwenden, was den Nachteil hat, daß eine komplizierte mechanische Aufbauform erforderlich ist, die Rückstellkräfte erfordert und wegen der Reibung Nullpunktfehler verursacht .

Demgegenüber befaßt sich die Erfindung mit der Aufgabe, die Mängel bekannter Aufbauformen solcher Kopierfühler zu vermeiden, und sieht bei einer Kopierfühleranordnung für Werkzeugmaschinen, Insbesondere Kopierfräsmaschinen, zum Ermitteln der Weglängen beim Abtasten des zu kopierenden Objektes in zwei oder drei Dimensionen und zur Umsetzung der ennittel-

en ten Werte in diese abbildende Signalspannung/einen teilweise innerhalb eines Rohrkörpers angeordneten, nach allen Richtungen bewegbaren Pühlfinger mit mehreren auf diesem angebrachten Ferritplatten vor, welche bei einer Auslenkbewegung des Fingers sich mehr oder weniger einer Mehrzahl von innerhalb des Rohrkörpers verteilten, fest angeordneten Spulen nähern bzw. von diesen entfernen und dabei in einer oder in mehreren dieser Spulen Signalspannungen erzeugen oder verändern, welche als Maß für die Größe und Richtung der Auslenkung dienen und in einer Auswertschaltung zu Steuersignalen für die nachgeschalteten motorischen Maschinenantriebe verarbeitet werden.

5 0 9 S 1 4 / 0 1 2 9

2347399

- 2 - VPA 73/3271

Zur Erfassung der x, y-Auslenkung soll an dem in den Rohrkörper hineinragenden Ende des Fühlfingers ein vielflächiger (Polygon-) Körper, zumindest ein Würfel, aus unmagnetisierbarem Material angebracht sein, dessen zur Rohrkörperinnenwand hingerichteten Seitenflächen mit Ferritplatten belegt sind, denen eine gleiche Anzahl, jeweils an der Rohrkörperinnenwand befestigte Ferritkernspulen mit Abstand gegenüberstehen.

Der Abstand zwischen jeder Ferritplatte und der zugehörigen Spule beträgt zweckmäßig ein Mehrfaches der zu ermittelten Weglängen.

Die Spulen sind zweckmäßig auf einem unmagnetisierbarem Träger an der Rohrkörperinnenwand ohne magnetischen Rückschluß anzubringen.

Jeweils zwei einander gegenüberstehende Spulen der Spulenanordnungen sind im Rohrkörper paarweise zusammengefaßt und bilden Teile einer elektrischen Hochfrequenzbrückenschaltung, von denen jede so abgeglichen bzw. so abgleichbar ist, daß die Ausgangsspannung des Ausgangsbrückenübertragers nur dann Full wird, wenn die Abstände zwischen Ferritplatte des Meßkopfes und Spule einander gleich sind.

Zur Erleichterung des Abgleiche der Brückenschaltung soll jede Spule mit einem Abgleichkern ausgestattet sein.

Zur Erfassung der z-Auslenkung bei der Längsachsbewegung des Fühlfingers ist an diesem im Innenraum des Rohrkörpers mindestens ein radialgerichteter, beiderseits mit Ferritplatten besetzter Steg bzw. ein scheibenförmiger Körper angebracht, welcher gemeinsam mit dem Fühlfinger zwischen zwei am Rohrkörper befestigten Spulen bewegbar ist.

Die im Innern des Rohrkörpers befindlichen Meßsysteme sollen zwecks Dämpfung des Fühlfingers von einer Dämpfungsflüssigkeit z. B. Öl, umgeben sein.

♦elektrisch _Λ _ΑΛ

50981W0129 - 3 -

BAD ORfQiNAL

- 3 - VPA 73/3271

Die Hochfrequenzspeisespannungen für sämtliche Meßbrücken werden einem gemeinsamen Hochfrequenzgenerator entnommen, dessen Frequenz "bei oder oberhalb 10 kHz liegt.

Die Meßbrücken, die elektrischen Bauelemente der Auswertschaltung und des Generators werden zweckmäßig innerhalb des Rohrkörpers zu einer Baueinheit zusammengefaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend in schematischer Darstellung anhand von drei Figuren näher erläutert.

Nach Figur 1 befindet sich in einem rohrförmigen Gehäuse, nämlich dem Rohrkörper RK, ein durch nicht dargestellte Halterungen nach allen Richtungen bewegbarer Fühlfinger FF, dessen Spitze FS aus der einen Stirnseite des Rohres RK herausragt. Die andere Stirnfläche des Rohrkörpers RK trägt eine Vielfachanschlußbuchse AB für die Zuführung der Speisespannung und die Abführung der Signalspannungen. Das der Fühlerspitze FS abgekehrte Ende des stabförmigen Fühlfingers FF mündet in einen (Polygon-) Meßkopf MK, der in der Figur 1 als würfelförmiger Klotz gestaltet ist und aus nichtmagnetisierbarem Material, z. B. Aluminium, besteht. Die vier Seitenflächen des Würfels MK sind - wie auch die Querschnittszeichnung nach Figur 2 (Schnitt a-b, Figur 1) veranschaulicht mit Ferritplatten FP belegt. Entsprechend der Würfelform des Meßkopfes MK sind an der Rohrkörperinnenwand vier Ferritkernspulen Sp1 bis Sp4 diesen Ferritplatten FP einander gegenüber angeordnet, wobei im Ruhezustand des Fühlfingers FF die Abstände zwischen Ferritplatte und jeweiliger Spule möglichst gleich groß sind. Die Spulen Sp enthalten je einen Abgleichkern, sind aber untereinander magnetisch entkoppelt und weisen keinen magnetischen Rückschluß auf. Jeweils zwei einander gegenüberliegende Spulen Sp sind - wie die Figur 3 veranschaulicht - in eine elektrische Hochfrequenzbrückenschaltung BS einbezogen, die dann und nur dann abgeglichen ist, wenn beim Ruhestand des Fühlfingers FF die Abstände zwischen den jeweiligen Ferritplatten FP und den zugehörigen Spulen Sp gleich

5 0 S Λ / U 1 2 9

2347399

- 4 - VPA 73/3271

sind. Ist oder wird beim seitlich Auslenken des Fühlfingers FF

en das Gleichgewicht der Brückenschaltung/BS gestört, dann gibt der zugeordnete Brückenübertrager BÜ bei Speisung der Brückenschaltung BS mit einer dem Hochfrequenzgenerator G entnehmbaren Hochfrequenzspeisespannung HF eine Hochfrequenzspannung ab, deren Größe und Richtung von der Auslenkung des Fühlfingers abhängig ist. Nach Verstärkung und gegebenenfalls phasenrichtiger Gleichrichter dieser Hochfrequenzspannung in einer elektronischen Auswertvorrichtung AW können dieser weiterverarbeitbare Gleichspannungssignale entnommen werden, welche vermittels kontaktloser Steuer- und Regelorgane die nicht näher veranschaulichten Antriebe der Kopierfräsmaschine entsprechend beeinflussen.

Um auch die z-Auslenkung bei einer Längsachsbewegung des Fühlfingers FF erfassen zu können, weist der Fühlfinger FF im Innern des Rohrkörpers RK mindestens einen radial gerichteten Steg St oder einen scheibenförmigen Körper auf, welcher beiderseits ebenfalls mit Ferritplatten FP belegt ist. Der Steg oder die Scheibe St mit den Ferritplattenbelegungen ist zwischen am Rohrkörper RK festangebrachten Spulenpaaren Sp5, Sp6 bzw. Sp7, Sp8 bewegbar. Auch diese Spulenpaare sind, wie zu Figur 3 veranschaulicht, paarweise in eine entsprechende Hochfrequenzbrückenschaltung BS einbezogen.

Sämtliche Meßbrückenschaltungen BS sowie die elektrischen Bauelemente der Auswertschaltung AW und des Generators G für die Erzeugung der elektrischen Hochfrequenzspeisespannung für

en
die Brückenschaltung/BS sind in dem rückseitigen Teil des Rohrkörpers RK zu einer Baueinheit zusammengefaßt.

Zur Dämpfung der Bewegungen des Fühlers FF sollte das Innere des Rohrkörpers RK mit einer Dämpfungsflüssigkeit, z. B. Öl, gefüllt sein.

3 Figuren

10 Patentansprüche

50981 4/0129

Claims

- 5 - γρι 73/3271

Patentansprüche

/ Kopierfühleranordnung für Werkzeugmaschinen, insbesondere Kopierfräsmaschinen, zum Ermitteln der Weglängen beim Abtasten des zu kopierenden Objekts in zwei oder drei Dimensionen und zur Umsetzung der ermittelten Werte in diese abbildende Signalspannungen, gekennzeichnet durch einen teilweise innerhalb eines Rohrkörpers (RK) angeordneten, nach allen Richtungen (x, y, z-Achse) bewegbaren Fühlfinger (FF) mit mehreren auf diesem angebrachten Ferritplatten (FP), die bei einer Auslenkbewegung des Fingers (FF) sich mehr oder weniger einer Mehrzahl von innerhalb des Rohrkörpers (RK) verteilten, fest angeordneten Spulen (Sp) nähern bzw. von diesen entfernen und dabei in einer oder in mehreren dieser Spulen (Sp) Signalspannungen erzeugen oder verändern, die als Maß für die Größe und Richtung der Auslenkung dienen und in einer Auswertschaltung (AW) zu Steuersignalen für die nachgeschalteten motorischen Maschinenantriebe verarbeitet werden.

2. Kopierfühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der x, y-Auslenkung an dem in den Rohrkörper (RK) hineinragenden Ende des Fühlfingers (FF) ein vielflächiger (Polygon-) Körper (Meßkopf MK), zumindest ein Würfel, aus unmagnetisierbarem Material angebracht ist, dessen zur Rohrkörperinnenwand hin gerichteten Seitenflächen mit Ferritplatten (FP) belegt sind, denen eine gleiche Anzahl, jeweils an der Rohrkörperinnenwand befestigte Ferritkernspulen (Fp) mit Abstand gegenüberstehen.

3. Kopierfühleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen jeder Ferritplatte (FP) und der zugehörigen Spule (Sp) ein Mehrfaches der zu ermittelnden Weglängen beträgt.

- 6 50981 4/0129

2 3 A 7 8 9

- 6 - VPA 73/3271

4-. Kopierfühleranordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (Sp) auf einem unmagnetisierbaren Träger ohne magnetischen Rückschluß an der Rohrkörperinnenwand befestigt sind.

5. Kopierfühleranordnung nach den Ansprüchen 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei, einander gegenüberstehende Spulen (Sp1, Sp2) der Spulenanordnung (Sp). im Rohrkörper (RK) paarweise zusammengefaßt, Teile einer elektrischen Hochfrequenzbrückenschaltung (BS) sind, von denen jede so abgeglichen bzw. abgleichbar ist, daß die Ausgangsspannung des Ausgangsbrückenübertragers (BU) nur dann Null wird, wenn die Abstände zwischen Ferritplatte (FP) des Meßkopfs (MK) und Spule (Sp) einander gleich sind.

6. Kopierfühleranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich der Brückenschaltung (BS) jede Spule (Sp) mit einem Abgleichkern ausgestattet ist.

7. Kopierfühleranordnung nach Anspruch 1 zur Erfassung der z-Auslenkung bei der Längsachsbewegung des Fühlfingers, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fühlfinger (FF) im Innenraum des Rohrkörpers (RK) mindestens ein radial gerichteter, beiderseits mit Ferritplatten (FP) besetzter Steg (St) bzw. ein scheibenförmiger Körper angebracht ist, der gemeinsam mit dem Fühlfinger (FF) zwischen zwei am Rohrkörper (RK) befestigten Spulen (Sp5, Sp6 bzw. Sp7, Sp8) bewegbar ist.

8. Kopierfühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Innern des Rohrkörpers (RK) befindlichen Meßsysteme (MK, Sp, St) zur Dämpfung des Fühlfingers (FF) von einer Dämpfungsflüssigkeit, z. B. Öl, umgeben sind.

9. Kopierfühleranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzspeisespannungen für sämtliche Meßbrücken (MS) einem gemeinsamen Hochfrequenzgenerator (G-) entnommen werden, dessen Frequenz bei oder oberhalb 10 kHz liegt.

509814/0129 _

_ 7 - VPA 73/3271

10. Kopierfühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbrücken (BS), die elektrischen Bauelemente der Auswertschaltung (AW) und des Generators (G) innerhalb des Rohrkörpers (RK) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

509814/0129

Leerseite