DE3150444A1 - Zeichen-automat - Google Patents

Description

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MAUSER-WERKE OBERNDORF GmbH

Teckstraße 11
7238 Oberndorf/Neckar

Zeichen-Automat

Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung eines für Meßmaschinen, insbesondere Koordinaten-Meßmaschinen, bestimmten Tastkopfes, welcher mit mehreren, an fingerartigen Armen befestigten und dem tastenden Messen eines Werkstückes nach seiner X-, Y- und/oder Z-Achse dienenden Tastkugeln versehen ist, als Vorrichtung zum Anbringen von Markierungen, etwa Farbmarkierungen, auf einem Werkstück, sowie Anwendung eines an sich stationären Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen als Zeichenkopf.

An Werkstücke, beispielsweise auf dem Gebiete der Feinwerktechnik, des Maschinenbaues, des Fahrzeugbaues usw., werden in zunehmenden Maße hohe Anforderungen an präzise spanende Bearbeitung gestellt. Diese Anforderungen implizieren ebensolche auf dem Gebiete des Messens mecha-

nischer Größen. Das Kessen derartiger Größen muß zudem rationell sein. Dies gilt sowohl für das Messen von Serienwerkstücken als auch von einzeln gefertigten Werkstücken. Präzises und zugleich rationelles Messen bedeutet im wesentlichen die Optimierung der Größen "Zeitaufwand" und "Handhabung". Derartige Optimierungs-Bestrebungen finden seit geraumer Zeit ihren Niederschlag in eigens entwickelten Meßmaschinen. Diese haben etwa folgende Forderungen zu erfüllen:
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- Einfache Bedienbarkeit,

- Gute Zugänglichkeit,

- Hohe Meß- und Wiederholungs-Genauigkeit,

- Kurze Meßzeiten,

- Automatisierung des jeweiligen Meßverfahrens und schließlich

- Mittels Elektronenrechner steuerbarer Ablauf.

Bei der Konzeption derartiger Meßmaschinen ist besonderes Augenmerk auf die baulich-konstruktive Ausgestaltung der dem An- bzw. Abtasten von werkstück-immanenten Meßflächen od. dgl. dienenden Meß- oder Tastköpfe zu richten. So sind beispielsweise dreidimensional wirkende Tastköpfe mit automatischer Lageregelung und selbsttätiger Klemmung der nicht in den Meßvorgang einbezogenen Achsen bekannt. Derartige Tastköpfe arbeiten statisch mit induktiver Meßwertaufnahme. Bei einem bekannten Tastkopf lassen beispielsweise drei Federparallelogramme je einen Bewegungsbereich in der X-, Y- und Z-Achse zu. Das Auslenken eines dieser Parallelogramme erfolgt in der jeweiligen Antastrichtung. Beim Berühren des Werkstückes mittels einer der am Tastkopf befestigten Tastkugeln übernimmt der Tastkopf selbst das Steuern der Meßmaschine, bis er sich im induktiven Nullpunkt des Systems befindet. Nach einer

überaus kurzen Zeitphase sind alle mechanischen Schwingungen gedämpft, so daß nunmehr die Meßwertaufnahme erfolgen kann. Der Rechner übernimmt dabei zugleich die via Tastkopf ermittelten Maschinen-Koordinaten. Üblicherweise werden alle Tastkugeln eines Tastkopfes zu einem einzigen dimensionslosen Punkt zusammengefaßt. Dies setzt vor Beginn des eigentlichen Meßvorganges das Kalibrieren der einzelnen Tastkugeln an einem Bestimmungs-Normal voraus. Der Rechner, ermittelt dabei die Differenz-Koordinaten, die verschiedenen Tastkugel-Radien sowie auch den Grad möglicher elastischer Verformung der Taster. Hierdurch werden beim Meßvorgang besondere· Umrechen-Operationen ebenso vermieden wie auch meßkraftabhängige Fehler.

Zum Aufzeichnen von Meßdaten ist es bekannt, sich der Anwendung von Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen zu bedienen. Ein handelsüblicher Flüssigkeitsstrahl-Oszillograph arbeitet· beispielsweise mit einem Galvanometer. Dieses besteht aus einem Drehmagnetsystem mit einem Flüssigkeitsstrahl als "Zeiger". Eine Glaskapillare verläuft in der Drehachse. Sie ist an ihrer oberen Seite rechtwinklig abgebogen und zu einer Düse verengt. Das untere Ende der Glaskapillare hingegen ist fest in einen Filter eingeschmolzen, über dieses Filter wird die Schreibflüssigkeit unter Druck durch die Kapillare gepreßt, so daß sie an der Düse als feiner Strahl auszutreten vermag. Auf der Kapillare ist ein kleiner zylinderförmiger und quermagnetisierter Dauermagnet angeordnet. Dem Magnet sind zwei Polschuhe aus Weicheisen mit Spule zugeordnet, durch welehe der Meßstrom fließt. Das zwischen den Polschuhen existente Magnetfeld lenkt den Drehroagneten zusammen mit der Kapillare aus. Der Flüssigkeitsstrahl trifft auf ein vorbeilaufendes Papier und ergibt dort ein sofort

auswertbares Oszillogramm. Bedingt durch den Aufbau des Galvanometers ist eine Potentialtrennung und damit-auch eine direkte Messung bei hohen Gleichtaktpotentialen herbeiführbar. Dem Galvanometer läßt sich für bestimmte Anwendungsfälle ein Meßverstärker vorschalten. Die Düsenöffnung eines derartigen Galvanometers beträgt etwa 10... 15 i/m; der Druck der Schreibflüssigkeit kann bis zu 50 bar betragen.

Die"Anwendung eines Tastkopfes für Meßmaschinen wie auch' die Anwendung eines Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen ist selbstverständlich nicht an die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dieser Gerätschaften gebunden. An deren Stelle können ebensogut auch andere geeignete Tastköpfe " und Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen benutzt werden, sofern und soweit diese geeignet sind, gemeinsam als Vorrichtung zum Anbringen von (Färb-) Markierungen auf einem Werkstück Anwendung zu finden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von Meßmaschinen, insbesondere Koordinaten-Meßmaschinen, her bekannten Tastkopf mit einem ebenfalls bekannten, an sich stationärem Betrieb dienenden Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen so miteinander zu vereinigen, daß sie als Vorrichtung zum Anbringen von (Färb-) Markierungen auf einem Werkstück anwend- und benutzbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der als Zeichenkopf ausgebildete Flüssigkeitsstrahl-Oszillograph anstelle eines der fingerartigen Arme am Tastkopf angesetzt und mit diesem lösbar verbunden ist, und eine vom Tastkopf ausgehende dreidimensionale Verstellbewegung mittels eines Zwischengliedes auf den

Zeichenkopf übertragen wird.

In sinnvoller Ausgestaltung dieses die vorliegende Erfindung tragenden Gedankens ist weiter vorgesehen, daß das Zwischenglied ein Hebel ist, dessen eines Ende eine Ausklinkung od. dgl. aufweist, welche einen anstelle eines fingerartigen Armes in den Tastkopf eingesetzten Stift mindestens teilweise umgreift, und dessen anderes Ende im Zeichenkopf angelenkt ist. Die Ausklinkung od. dgl.

des. Hebels umgreift in Fortbildung dieses Erfindungsgedankens nach einem weiteren Merkmal den Stift gabelförmig. Ergänzt und vervollkommnet wird die vorgeschlagene Erfindung schließlich noch dadurch, daß der aus dem Zeichenkopf austretende Flüssigkeitsstrahl achsparallel zu den Koordinatenachsen X, Y und Z sowie koaxial zu der den Zeichenkopf tragenden Aufnahme des Tastkopfes ausgerichtet ist.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Reihe von Vorteilen einher:

Die technische Kombination eines Tastkopfes mit einem Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen vervollkommnet bzw. ergänzt in ihrer daraus entstandenen Konfiguration eines Zeichenautomaten recht sinnvoll das Zubehör von Meßmaschinen. Mit der Konfiguration als Zeichenautomat wird zugleich auch eine technische Kombination der Meßmaschinen-Betriebsarten "Messen" und "Anzeichnen" für hohe Präzision erfordernde Werkstücke gewährleistet. Dabei bleibt auch für den Zeichenkopf die maschinenseitig vorgegebene selbsttätige Abstimmung mit dem Bestimmungs-Normal (Referenzfläche oder Kugel) neben hoher Übertragung sgenauigkeit erhalten, zumal Meß- und Anzeich-

nungsbezug in vollem Umfange identisch sind.

Von weiterem Vorteil zeigt sich bei der vorgeschlagenen Erfindung, daß die durch den Tastkopf vorgegebene Lagen-Unabhängigkeit auch für den Zeichenkopf voll erhalten bleibt. Dieser läßt sich zudem ohne nennenswerten baulichen Aufwand wahlweise in einer der Taststift-Aufnahmen des Tastkopfes befestigen.

Selbstverständlich erschöpfen sich die Vorteile der vorgeschlagenen Erfindung nicht bereits schon in den vorstehend genannten: Zur Realisierung der Erfindung sind nur sehr geringe Übertragungskräfte erforderlich, da die (Färb-) Markierung mittels der Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen-immanenten Farbspitzköpfe auf das zu markierende Werkstück übertragen wird. Zum Zwecke sicheren Haftens des Farbauftrages ist eine saugfähige Werkstück-Oberfläche angezeigt. Diese läßt sich ohne besonderen Aufwand durch Aufspritzen von entsprechend geeignetem Spray herstellen.

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t Auch bei Anwendung der technischen Kombination "Tastkopf" und "Zeichenkopf" (=Flüssigkeitsstrahl-Oszillograph) sind alle maschinenimmanenten Betriebsarten voll gewährleistet, so

- Positionieren der (Koordinaten-) Meßmaschine mittels Steuerhebel am Bedienungsfeld sowie manuelle Betätigung der Markierungstaste,

- Halbautomatisches Einfahren der Koordinatenpunkte durch manuelle Positionseingabe in den Rechner mittels Steuerung durch die Meßmaschine und manuelles Betätigen der Markierungstaste, und schließlich

- Automatische Markierung mittels Programmsteuerung im CNC-Betrieb.

Von Vorteil zeigt sich bei der vorgeschlagenen Erfindung im übrigen auch die voll gewährleistete Betriebssicherheit infolge der funktionstüchtig bleibenden Sicherheitssysteme für die Taster der X-, Y- und Z-Achse sowie für den Pinolenschutz.

.In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigt die - einzige Figur die raumbildliche Darstellung eines Tastkopfes in seiner Verbindung mit einem Zeichenkopf.

In weiter nicht dargestellter Weise ist der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Tastkopf über seinem Schaft 1a mit der - ebenfalls nicht dargestellten - (Koordinaten-) Meßmaschine verbunden.

Die an sich der Befestigung fingerartiger und die Tastkugeln tragender Arme dienenden Aufnahmen 1b, 1c sind im gegebenen Anwendungsfalle zum einen mit einem Stift 2 und zum anderen mit einem Kupplungsglied 3 zum lösbaren Ankuppeln des aus einem Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen bestehenden Zeichenkopfes 4 versehen.

Die vom Tastkopf 1 ausgehende dreidimensionale Verstellbewegung (Achsen X, Y, Z) wird mittels des Zwischengliedes 5 auf den Zeichenkopf 4 übertragen. Das Zwischenglied 5 ist als Hebel ausgebildet. Sein eines Ende weist eine gabelförmige Ausklinkung od. dgl. 5a auf, mit welcher sie mindestens teilweise den Stift 2 umgreift. Das andere Ende des Zwischengliedes 5 ist im Zeichenkopf 4 angelenkt.

Erfährt nun der Tastkopf 1 eine Auslenkung in einer oder mehrerer seiner Achsen X, Y, Z, so überträgt sich diese

Auslenkung zwangsläufig über das Zwischenglied 5 auf den Zeichenkopf 4. Hierdurch werden in seinem Inneren die Farbdüsen gleichsinnig verstellt. Bei Betätigung einer Meßmaschinen-immanenten (und nicht zur Erfindung gehörenden) Markierungstaste wird eine (Färb-) Markierung in Gestalt eines Koordinatenpunktes 6a auf das Werkstück 6 aufgebracht. Die Farbspritzdüse sei mit 4a bezeichnet und die zum Auftragen des Koordinatenpunktes 6a abgegriffenen bzw. abgefahrenen Koordinaten mit Y. und Z .

Zum Stande der Technik in Betracht gezogene Druckschriften:

1. Prospekt "MAUSER-Koordinaten-Meßmaschinen", 2-KM-4-5.80-RTS-L

2. Prospekt "SIEMENS-Elektrische Meßgeräte", MP 51.1980

• · i/V

Claims (4)

-■ --:- "--" -:- 3150UA Patentansprüche

1. Anwendung eines für Meßmaschinen, insbesondere Koordinaten-Meßmaschinen, bestimmten Tastkopfes, welcher mit mehreren, an fingerartigen Armen befestigten und dem tastenden Messen eines Werkstückes nach seiner X-, Y- - und Z-Achse dienenden Tastkugeln versehen ist, als Vor- * richtung zum Anbringen von Markierungen, etwa Farbmarkierungen, auf einem Werkstück, sowie Anwendung eines an sich stationären Flüssigkeitsstrahl-Oszillographen als Zeichenkopf,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Zeichenkopf (4) anstelle eines der fingerartigen Arme am Tastkopf (1) angesetzt und mit diesem lösbar (3) verbunden ist, und eine vom Tastkopf (1) ausgehende dreidimensionale Verstellbewegung (X, Y, Z) mittels eines Zwischengliedes (5) auf den Zeichenkopf (4) übertragen wird.

2. Anwendung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Zwischenglied (5) ein Hebel ist, dessen eines Ende eine Ausklinkung od. dgl. (5a) aufweist, welche einen anstelle eines fingerartigen Armes in den Tastkopf (1) eingesetzten Stift (2) mindestens teilweise umgreift, und dessen anderes Ende im Zeichenkopf (4) angelenkt ist.

3. Anwendung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausklinkung (5a) des Hebels (5) den Stift (2) gabelförmig umgreift.

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4. Anwendung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der aus dem Zeichenkopf (4) austretende Flüssigkeitsstrahl achsparallel zu den Koordinatenachsen X, Y und Z sowie koaxial zu der den Zeichenkopf (4) tragenden Aufnahme (1c) des Tastkopfes (1) ausgerichtet ist.

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