DE3422102A1 - Tastsonde zur werkstueckpruefung in drehzentren - Google Patents

Tastsonde zur werkstueckpruefung in drehzentren

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DE3422102A1 DE19843422102 DE3422102A DE3422102A1 DE 3422102 A1 DE3422102 A1 DE 3422102A1 DE 19843422102 DE19843422102 DE 19843422102 DE 3422102 A DE3422102 A DE 3422102A DE 3422102 A1 DE3422102 A1 DE 3422102A1
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Description

3422Ί02
Die Erfindung betrifft eine Tastsonde nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Tastsonden werden insbesondere in automatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen eingesetzt, um durch Werkstückberührung Informationen über das Werkstück zu erhalten.
Automatische Werkzeugmaschinen erfordern eine genaue Lokalisierung von Flächen an Werkstücken. Eines der gelaufigsten Verfahren hierzu besteht darin, daß die Maschine eine Sonde in Kontakt mit dem Werkstück bringt und die Sondenposition bei Kontakt aufzeichnet. Sonden dieser Art sind als Tastsonden bekannt. Sie haben allgemein eine Tastspitze zur Berührung des Werkstücks und erzeugen mit einer elektrischen Schaltung ein Signal, wenn die Tastspitze das Werkstück berührt. Die Maschinensteuerung kann dann Informationen über die Form oder den Ort des berührten Teils aus den Positionsdaten der Tastsonde relativ zu einer X-, Y- und Z-Achse berechnen, wenn durch den Sondenkontakt das elektrische Signal erzeugt wird.
Ein beim Einsatz vieler derartiger Tastsonden auftretendes Problem ergibt sich bei der Übertragung des die Berührung anzeigenden Signals zur Maschinensteuerung. Es ist oft nicht praktikabel, das Signal über normale Signalleitungen zu führen, da diese den normalen Maschinenbetrieb stören können.
In der Patentliteratur werden verschiedene Sondenkonstruktionen beschrieben, die in einem automatischen Bearbeitungszentrum eingesetzt werden, wo die Sonden vorübergehend in einem Werkzeugmagazin gelagert und durch einen automatischen Werkzeugwechsler mit der Maschinenspindel verbunden und von dieser wieder entfernt werden. Solche
Einrichtungen betreffen beispielsweise die US-Patente 4 339 714 und 4 118 871.
Die Einrichtung nach der US-PS 4 118 871 ist nachteilig, da ihre Hochfrequenzsignale elektromagnetisch gestört werden können und einen nur relativ kurzen Übertragungsabstand zwischen der Sonde und einem Empfänger möglich machen. Bei der Einrichtung nach der US-PS 4 339 714 muß die Tastsonde sehr sorgfältig ausgerichtet werden und erfordert einen speziell konstruierten Detektor am Spindelkopf, um eine Kopplung damit auf richtige Weise zu gewährleisten. Es wurde auch bereits eine Infrarotübertragung entwickelt, die wesentlich besser arbeitet. Hierbei muß jedoch die Tastsonde in den meisten Fällen eine eigene Stromquelle enthalten.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Tastsonden in Drehzentren, wie Drehbänken, und auch in BearbeitungsZentren einzusetzen. Drehzentren unterscheiden sich von Bearbeitungs- oder Fräszentren dadurch, daß das Werkstück und nicht das Werkzeug gedreht wird. Bei den meisten Drehzentren sind die Werkzeughalter in Abständen auf einem Revolverkopf montiert, der wahlweise eines der Werkzeuge zum Werkstück bewegt, um dieses zu bearbeiten. Allgemein sind die Werkzeuge zur Außenbearbeitung des Werkstücks in Schlitzen innerhalb des Revolverkopfes montiert, während Innenbearbeitungswerkzeuge, wie beispielsweise Bohrstangen, in einem am Revolverkopf montierten Adapter gehalten werden.
Tastsbnden in Drehzentren dieser Art stellen etwas andere Probleme als Tastsonden in Bearbeitungszentren, obwohl das Verfahren zur Übertragung des Sondensignals zurück zur Maschinensteuerung bei beiden anzuwenden ist. Eines der Probleme bei der Anwendung in Drehzentren be-
steht darin, daß die Tastsonden am Revolverkopf auch dann fixiert bleiben, wenn sie nicht gebraucht werden im Gegensatz zu der Situation in BearbeitungsZentren, wo die Tastsonden nur dann in die Spindel eingesetzt werden, wenn sie arbeiten sollen. Deshalb ist es nicht möglich, die elektronische Schaltung der Tastsonde abhängig von dem Sondeneinsatz einzuschalten.
Ein bekanntes Tastsondenprinzip für Drehzentren arbeitet mit induktiven Übertragungsmodulen zur Übertragung des Sondensignals über den Revolverkopf zur Steuerung. Hier ist auf die Systembeschreibung der Tastsonde LP2 der Firma Renishaw Electrical Limited hinzuweisen. Diese Technik erfordert aber eine beachtliche Abänderung des Revolverkopfes. Deshalb kann sie bei bereits existierenden Maschinen ohne Kosten und Maschinenausfallzeit nicht leicht nachgerüstet werden.
Im Zusammenhang mit der drahtlosen Übertragung von Abmessungsdaten ist auf die US-Patente 3 670 243, 4 130 und 4 328 623 hinzuweisen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Tastsonde anzugeben, die in einem Drehzentrum anstelle eines Werkzeugs zur Bearbeitung des Außendurchmessers von Werkstücken eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer Tastsonde nach der Erfindung hat das Sondengehäuse einen rechteckförmigen Querschnitt, der allgemein die Kontur des Schaftes eines Werkzeughalters hat. Somit kann die Tastsonde in einem Drehzentrum in derselben Weise wie ein Werkzeug
eingesetzt werden.
Die Tastsonde hat eine Tastspitze, die von einer Seite des Gehäuses absteht und ein Objekt wie beispielsweise ein Werkstück berühren kann. Das Sondengehäuse enthält eine Batterie als Stromquelle und eine elektrische Schaltung zur drahtlosen Übertragung von Signalen zu einem entfernten Empfänger, wenn die Tastspitze das Objekt berührt. Vorzugsweise wird eine Fotodiode zur Übertragung von Infrarotstrahlung einer vorgegebenen Frequenz verwendet, die mit einem Empfangskopf ausgewertet werden kann, welcher an einer geeigneten Stelle innerhalb des Arbeitsbereiches angeordnet ist. Der Empfangskopf ist mit der Maschinensteuerung verbunden, die das von der Tastsonde übertragene Signal zur Ableitung von Nutzinformationen über das geprüfte Werkstück verwendet.
Die elektrische Schaltung ist so aufgebaut, daß die Batteriebelastung minimal gehalten wird, wodurch die Lebensdauer von einem Batteriewechsel zum anderen verlängert wird. Die Schaltung enthält aktive Komponenten wie Transistoren, von denen einige einen Oszillator zur impulsartigen Ansteuerung der Fotodiode mit vorgegebener Frequenz bilden. Alle aktiven Komponenten sind im nicht leitenden Zustand, bis die Tastspitze der Tastsonde das Objekt berührt. Da die Kontaktzeit normalerweise bei einem Prüfungvorgang sehr kurz ist, wird die Batteriebelastung minimal gehalten.
Einer der wichtigsten Vorteile einer Tastsonde nach der Erfindung besteht darin, daß sie eine selbständige Einheit ist und keine zusätzliche Beschaltung oder Abänderungen des Revolverkopfes erfordert, wie sie bisher nötig waren. Die Tastsonde sieht ähnlich wie ein Werkzeughalter aus und kann
im Revolverkopf in derselben Weise montiert werden. Hierzu ist es erforderlich, alle ihre Komponenten sehr kompakt unterzubringen. Typische Industrienormen erfordern eine Werkzeuglänge von etwa 15 cm, so daß die Abmessungen der Tastsonde ähnlich begrenzt sind. Die Erfindung wird diesen Anforderungen durch neuartige Konstruktion gerecht, wobei gleichzeitig eine zuverlässige Sondenfunktion gewährleistet ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Einsatzes einer Tastsonde nach der Erfindung in einem Drehzentrum,
Fig. 2 einen Teilquerschnitt eines Ausführungsbeispiels der Tastsonde,
Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Tastsonde,
Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung zweier Bestandteile der Tastsonde und
Fig. 5 die elektrische Schaltung der Tastsonde.
Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Drehzentrum mit einem Spannfutter 12 mit Spannbacken 14, in denen ein Ende eines Werkstücks (nicht dargestellt) verspannt wird. Das andere Ende des Werkstücks wird normalerweise durch einen nicht dargestellten Reitstock gehalten. Das Drehzentrum 10 enthält einen Revolverkopf 16 mit mehreren Werkzeughaltern 18, die in dessen Schlitzen 20 befestigt sind. Der Revolverkopf hat im dargestellten Fall mehrere Außenumfangsflachen, und die
■* χ υ —
Schlitze 20 verlaufen normal zu diesen Flächen. Der Revolverkopf 16 enthält Stellschrauben, Nocken o.a., die die Werkzeughalter 18 in den Schlitzen 20 verklemmen. Wie bekannt, · haben die Werkzeughalter 18 längliche rechteckförmige Schäfte mit an einem Ende befestigten Einsätzen 22 zum Entfernen von Material vom Werkstück. Typische Industrienormen besagen, daß die Schäfte der Werkzeughalter im Querschnitt eine Abmessung von ca. 2,5 cm sowie eine Länge von ca. 15 cm haben sollen, gemessen von der Spitze des Einsatzes 22 bis zum rückwärtigen Ende des Schaftes des Werkzeughalters 18.
Die in Fig. 1 gezeigten Werkzeuge bearbeiten den Außendurchmesser des Werkstücks. Eine Maschinensteuerung 24 steuert den Drehvorgang, zu dem u.a. die Bewegung des Revolverkopfes 16 gehört, durch die der jeweils gewünschte Werkzeugeinsatz in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird, um Material von diesem zu entfernen. Der Betrieb numerisch gesteuerter Drehzentren ist in der Praxis bekannt und muß hier deshalb nicht weiter erläutert werden.
Eine Tastsonde 30 ist in dem Revolverkopf 16 in derselben Weise wie die Werkzeughalter 18 montiert. Wie noch erkennbar wird, hat der Körper der Tastsonde 30 eine Form, die derjenigen der Werkzeughalter 18 entspricht, so daß sie in den Schlitzen 20 des Revolverkopfes 16 wie die Werkzeuge montiert werden kann.
Die Tastsonde 30 ist in der Industrie als Berührungssonde bekannt. Sie dient zur Überprüfung der richtigen Abmessungen u.a. der Werkstücke durch Berühren ihrer Oberfläche. Zum Einsatz der Tastsonde 30 bewirkt die Maschinensteuerung 24 eine Drehung des Revolverkopfes 16, durch die die Tastsonde 30 in eine Betriebsstellung gebracht wird. Dann wird sie zum Werk-
stück hin bewegt, bis die Tastspitze 32 eine Werkstückfläche berührt. Wenn dieser Kontakt stattfindet, übermittelt eine Fotodiode 34 Infrarotstrahlung einer vorgegebenen Frequenz zu einem Empfangskopf 36. Der Empfangskopf 36 ist mit der Maschinensteuerung 24 verbunden. Diese kennt die X-, Y- und Z-Position der Tastspitze 32, wenn das optische Signal übermittelt wird, und kann dann die Nutzinformation über das Werkstück berechnen.
Die mechanische Konstruktion der Tastsonde 30 ist in Fig. bis 4 deutlicher dargestellt. Das Sondengehäuse 40 besteht aus einem Hauptkörper 42, einer Zwischenplatte 44 und einer äußeren Klemmplatte 46. Das Gehäuse 40 hat rechteckförmigen Querschnitt mit einer Kantenlänge von beispielsweise 2,5 cm. Die Länge der Tastsonde 30 beträgt 15 cm, gemessen von dem rückwärtigen Ende des Hauptkörpers 40 bis zur Spitze der Tastspitze 32. Somit ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der gesamten Tastsonde.
Das Gehäuse 42 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Metall, im beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Kaltwalzstahl 1040. Der Körper 42 enthält zwei gefräste Abteile, eine Batteriekammer 48 und eine Schaltungskammer 50. Die beiden Kammern sind durch eine aufrechtstehende Wand 52 voneinander getrennt. Das vordere Ende des Körpers 42 hat eine Kammer 54 zur Aufnahme einer Schalteranordnung, die noch beschrieben wird.
Eine Batterie 60, beispielsweise eine Lithiumbatterie der Größe 1/2 AA1 ist in der Kammer 48 angeordnet. Der negative Anschluß der Batterie 60 ist elektrisch mit dem Gehäuse 40 über eine Feder 62 verbunden, wobei das Gehäuse 40 als Masse dient. Der positive Anschluß der Batterie 60 ist gegen den
Kopf einer elektrisch leitfähigen Schraube 64 gedruckt, die durch einen Isolator 66 in der Wand 52 geführt ist.
Eine Schaltungsplatine 68 ist in der Kammer 50 angeordnet. Sie tragt Komponenten, die in den Figuren vereinfacht dargestellt und mit 70 bezeichnet sind. Der Aufbau der elektrischen Schaltung und ihre Wirkungsweise wird im folgenden noch deutlicher beschrieben. Die Schaltung speist eine Fotodiode 34, welche Infrarotstrahlung an den Empfangskopf 36 überträgt, wenn die Tastspitze 32 ein Objekt berührt. Eine Leitung 72 zwischen der Schaltungsplatine 68 und der Schraube 64 bildet eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Batterie 60 und den Komponenten 70 in noch zu beschreibender Weise. Die Leitung 72 ist an der Schraube 64 mit einer Mutter 74 befestigt. Eine Abdeckung 76 mit einem Fenster 78, das auf die Fotodiode 34 ausgerichtet ist, ist an dem Körper 42 befestigt und dient zum Verschluß der Kammern 48 und 50.
Im folgenden wird das vordere Ende der Tastsonde 30 beschrieben, welches die Schalteranordnung 80 enthält. Die Schalteranordnung ist optimal gestaltet und sehr kompakt aufgebaut, gewährleistet jedoch zuverlässige Funktion und kann relativ billig hergestellt werden.
Das hintere Ende der Tastspitze 32 ist in einen Ansatz 82 einer dreieckförmigen Betätigungsplatte 84 eingeschraubt. An den drei Eckenabschnitten der Betätigungsplatte 84 sind Kugelkontakte 86 bis 90 vorgesehen. Die Platte 44 bildet eine feste Referenzfläche, an der Einsätze 92 bis 96 in Ausrichtung auf die Kugelkontakte 86 bis 90 befestigt sind.
Ein Federblatt 98 mit durchgehend rechteckförmigem Umfang
ist zwischen den einander gegenüberstehenden Flächen des Körpers 42 und der Platte 44 angeordnet, wenn die beiden Teile mit Schrauben 100 miteinander verbunden sind. Das Federblatt 98 hat eine ü-förmige Öffnung, die eine Nase 102 definiert. Die Nase 102 ist mit der Betätigungsplatte 84 über einen blockförmigen Halter 104 und Befestigungselemente 106 verbunden.
Die Tastspitze 32 ist durch eine zentrale Öffnung 108 des Federblatts 98 und durch die Platten 44, 46 geführt, bis ihre Spitze vorn aus dem Sondengehäuse 4 0 herausragt. Die Schalteranordnung 80 ist gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen durch eine Membran 110 und einen O-Ring 112 geschützt, die durch die Platte 46 gehalten werden. Diese Abschlußplatte 46 ist an der Platte 44 mit Schrauben 114 befestigt. Das vordere Ende der Sondenanordnung wird durch Scheiben 118 und 120 vervollständigt, die durch einen Ring 122 gehalten werden.
Eine Schraubenfeder 124 erfüllt den doppelten Zweck des Andrückens der Kugelkontakte 86 bis 90 gegen die Einsätze 92 bis 96, wenn die Tastspitze 32 sich in Ruhestellung befindet, d.h. kein Objekt berührt, und zur Bildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen der Schaltungsplatine 68 und den Kugelkontaktanordnungen, die als Schalter wirken. Die drei Kontaktanordnungen bilden Schalter Sl, S2 und S3 in der in Fig. 5 gezeigten und noch zu erläuternden Schaltungsanordnung.
Eine Leitung 126 ist zwischen der Schaltungsplatine 68 und einer Rundkopfschraube 128 vorgesehen,die in einem ringförmigen Isolator 130 durch die Wand 132 geführt ist. Das andere Ende der Schraube 128 trägt eine Nylonscheibe 134 und einen Feder-
anker 136, die mit einer Mutter 138 befestigt sind. Das andere Ende der Schraubenfeder 124 ist an dem Ansatz 82 gelagert und drückt gegen eine elektrisch leitfähige Folie 140, die in Fig. 3 zu erkennen ist. Die Folie 140 ist elektrisch mit der Kugel 90 verbunden, die als ein Kontaktelement des Schalters Sl (Fig. 5) dient. Das andere Kontaktelement dieses Schalters Sl ist der Einsatz 94. Dieser ist elektrisch mit dem Einsatz 92 über eine Folie 142 verbunden. Ein Kontaktelement des Schalters S2 ist durch den Kugelkontakt 86 auf der Betätigungsplatte 84 gebildet, wobei der Kugelkontakt 86 mit dem Kugelkontakt 88 über die Folie 146 verbunden ist. Die Kugel 88 und der Einsatz 96 bilden den Schalter S3. In dieser Ausführungsform sind die Einsätze 92 bis 96 und die Folie 142 an einem C-förmigen Kunststoffelement 13 9 befestigt, welches in eine Aussparung der Platte 44 passend eingesetzt ist.
Der Einsatz 96 ist elektrisch mit der leitfähigen Platte 44 über eine nicht dargestellte Achse verbunden, die nach rückwärts durch das Element 139 in die Platte 44 verläuft. Da der gesamte Körper 40 der Tastsonde elektrisch leitfähig ist, dient er als Masse oder Rückführung zum Schließen elektrischer Stromkreise. Daher ist der zweite Anschluß der Batterie 60 in ähnlicher Weise mit Masse, d.h. mit dem Gehäuse, verbunden.
Wenn die Tastspitze 32 ein Objekt berührt, so wird sie gegenüber ihrer Ruhelage verstellt. Dadurch wird die Betätigungsplatte 84 geneigt und hebt eine oder mehrere der Kugeln 86 bis 90 von ihren entsprechenden Einsätzen 92 bis 96 ab. Die mit ihnen gebildeten Kontakte sind elektrisch in Reihe geschaltet, so daß die Öffnung eines Kontakts einen Stromkreis öffnet. Dieser Zustand wird durch die noch zu beschreibende Schaltungs·
anordnung festgestellt, wodurch die Fotodiode 34 Infrarotstrahlung abgibt und den Tastspitzenkontakt anzeigt. Sobald die Tastspitze von dem Objekt wieder entfernt wird, führen das Federblatt 98 und die Schraubenfeder 124 die verlagerte Kugel wieder zurück in Kontakt mit ihrem entsprechenden Einsatz, wodurch der Stromkreis wieder geschlossen wird.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 sind die Kugelkontakte als Schalter Sl bis S3 dargestellt. Einer der Hauptvorteile dieser Schaltung ist, daß die Belastung der Batterie 60 minimal gehalten wird. Alle aktiven Komponenten (d.h. die Transistoren Ql bis Q5) sind nicht leitend, bis die Tastspitze 32 ein Objekt berührt, was zu einer Öffnung eines der Schalter Sl bis S3 führt. Wenn die Tastspitze 32 nichts berührt, so wird aus der Batterie 60 lediglich Strom über einen relativ großen Widerstand Rl und über die Schalter Sl bis S3 entnommen. Hinzu kommt noch der Leckstrom durch die Transistoren, der aber sehr klein gehalten werden kann.
In der Darstellung gemäß Fig. 5 dienen gestrichelte Linien zur Andeutung solcher Schaltungsabschnitte, die eine vorgegebene Funktion erfüllen. Die Schaltung hat ein Eingangsnetzwerk 150 zur Einschaltung eines Oszillators 152, wenn einer der Schalter Sl bis S3 geöffnet wird. Das Eingangsnetzwerk 150 dient auch zur Entkopplung von Störkapazitäten der Sondenkontakte von dem Oszillator 152, so daß solche Kapazitäten dessen Frequenz nicht beeinträchtigen. Die Teilschaltung 154 liefert ein Ausgangssignal, welches sich abhängig von dem Auftreten positiver Spitzen des Signals des Oszillators 152 ändert. Der Ausgang der Teilschaltung 154 dient zur impulsmäßigen Ansteuerung einer Treiberschaltung 156, die mit der Fotodiode 13 4 verbunden ist, mit einer Frequenz,
die durch die Schwingungen des Oszillators 152 bestimmt ist. Kondensatoren C4 und C5 dienen als Niederfrequenz- bzw. Hochfrequenzfilter. Wenn die Schalter Sl bis S3 geschlossen sind (kein Tastspitzenkontakt) , so wird die Basis des NPN-Transistors Q6 auf Massepotential gehalten. Wenn jedoch einer der Schalter Sl bis S3 geöffnet wird (Tastspitzenkontakt) , so steigt die Basisspannung an und steuert den Transistor Q6 leitend. Dadurch wird die Basis des PNP-Transistors Q5 zu niedrigem Potential gezogen, wodurch auch dieser leitend gesteuert wird. Nun kann Strom durch den Spannungsteiler mit den Widerständen R3 und R5 fließen, wodurch der Transistor Ql eingeschaltet wird. Dieser arbeitet zusammen mit einer variablen Induktivität Ll und Kondensatoren Cl und C2 als Colpitts-Oszillator. Im dargestellten Falle sind die Werte der Kondensatoren Cl, C2 und der Induktivität Ll so gewählt, daß die Fotodiode 134 mit einer Frequenz von ca. 150 bis 200 kHz angesteuert wird. Die variable Induktivität kann dazu dienen, den Oszillator auf eine Frequenz abzustimmen, die von einem filternden Resonanzkreis im Empfangskopf 36 durchgelassen wird.
Die Gleichstromkomponenten der Schwingungen des Oszillators 152 werden durch den Kondensator C3 beseitigt, der mit der Basis des NPN-Transistors Q2 verbunden ist. Der Transistor Q2 leitet während der positiven Spitzen der Oszillatorsignale. Somit, geht die Spannung am Knoten Nl, der mit dem Kollektor des Transistors Q2 verbunden ist, auf niedrige Werte während des Auftretens positiver Spitzen der Signale des Oszillators 152. Die Zeit zwischen diesen aufeinanderfolgenden niedrigen Spannungen am Knoten Nl bestimmt die Frequenz, mit der die Fotodiode 134 angesteuert wird.
Der PNP-Transistor Q3 wird periodisch durch diese niedrigen
. 17_ 3422162
Signale eingeschaltet und leitet dabei Strom durch die Fotodiode 134, wodurch diese Infrarotstrahlung mit der entsprechenden Frequenz abgibt. Der zur Speisung der Fotodiode 134 erforderliche Strom ist relativ stark, muß jedoch nur dann geliefert werden, wenn die Tastspitze ein Objekt berührt und dieser Kontakt der Maschinensteuerung 24 zu melden ist. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß sie sehr schnell auf einen solchen Kontakt anspricht. Bei normalen Prüfvorgängen wird der Kontakt etwa jeweils 10 ms dauern. Diese Zeit ist durchaus hinreichend zur Erzeugung eines zum Empfangskopf 3 6 zu übertragenden Infrarotsignals.
Die Erfindung führt zu wesentlichen Verbesserungen auf dem Gebiet der Tastsonden. Die beschriebene Tastsonde hat einen sehr kompakten Aufbau und kann anstelle ähnlich geformter Werkzeuge in Drehzentren eingesetzt werden. Sie enthält alle erforderlichen Funktionseinheiten einschließlich Stromquelle, Signalübertragungsschaltung und Kontaktschalter in einer einheitlichen Gehäusekonstruktion. Somit kann sie in existierenden Drehzentren sehr leicht und ohne jede Abänderung der Maschine eingesetzt werden.
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Claims (10)

  1. PATENTANWÄLTE 3422 1 Ü ^
    SCHAU3IBURG & THOENES
    EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
    KARL-HEINZ SCHAUMBURG, Dlpl.-Ing.
    GTE Valeron Corporation D
    Stephenson Highway 14. Juni 1984
    Troy, Michigan 48007, USA V 7400 DE - SBbf
    Tastsonde zur Werkstückprüfung in Drehzentren Patentansprüche
    j l.\ Tastsonde zur Werkstückprüfung in Drehzentren durch Werk-
    l.\ Tas
    \J stü
    Stückberührung mit einer Tastspitze, gekennzeichnet durch ein längliches Gehäuse (40) mit einem Schaft mit rechteckförmigem Querschnitt, der dem Querschnitt eines Werkzeughalters (18) gleicht, wobei die Tastspitze (32) an einem Ende des Gehäuses (40) angeordnet ist, durch eine im Gehäuse (40) angeordnete Vorrichtung (48) zur Aufnahme mindestens einer Batterie (60), durch eine im Gehäuse (40) angeordnete optische Übertragungsvorrichtung (34) zur Übertragung optischer Signale an einen entfernten Empfänger (36), wenn die Tastspitze (32) ein Objekt berührt, und durch eine in dem Gehäuse (40) angeordnete elektrische Schaltung (68) zur Ansteuerung der optischen Übertragungsvorrichtung (34) mit einer vorgegebenen Frequenz.
    P.O. BOX 801560 · D-8000 MÜNCHEN 80 · MAUERKIRCHERSTRASSE 31 TELEFON (089) 987897 und 987898 · TELEX 522019 ESPAT D
  2. 2. Tastsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Übertragungsvorrichtung (34) zur Abgabe von Infrarotstrahlung vorgesehen ist.
  3. 3. Tastsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (68) die optische Übertragungsvorrichtung (34) nur dann ansteuert, wenn die Tastspitze (32) ein Objekt berührt.
  4. 4. Tastsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (68) mehrere aktive elektrische Bauelemente (Ql bis Q6) enthält, von denen mindestens eines in einer Oszillatorschaltung (152) vorgegebener Frequenz angeordnet ist und daß alle aktiven Bauelemente (Ql bis Q6) so lange im gesperrtem Zustand gehalten sind, bis die Tastspitze (32) ein Objekt berührt, so daß die optische Übertragungsvorrichtung (34) nur während der Zeit einer Tastspitzenberührung eingeschaltet ist und die Batterie (60) minimal belastet wird.
  5. 5. Tastsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Schalteranordnung (80) vorgesehen ist, die mehrere miteinander in Reihe geschaltete mechanische Kontakte (Sl, S2, S3) enthält, von denen mindestens einer geöffnet wird, wenn die Tastspitze (32) ein Objekt berührt.
  6. 6. Tastsonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ferner mindestens ein Transistor (Q6) vorgesehen ist, dessen Basis mit den mechanischen Kontakten (Sl, S2, S3) der Schalteranordnung (80) derart verbunden ist, daß der Transistor (Q6) bei Öffnung eines der Kontakte (Sl, S2, S3) leitend gesteuert wird.
  7. 7. Tastsonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) einen elektrisch leitfähigen Körper (42) enthält, der mindestens eine Kammer (48, 50) zur Aufnahme der Batterie (60) und der elektrischen Schaltung (68) sowie an seinem vorderen Ende eine Kammer (54) zur Aufnahme der Schalteranordnung (80) aufweist.
  8. 8. Tastsonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß der Batterie (60) sowie einer der mechanischen Kontakte (Sl, S2, S3) der Schalteranordnung
    (80) mit dem Gehäuse (40) elektrisch verbunden ist.
  9. 9. Tastsonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteranordnung (80) eine rechteckförmige Platte (44) aufweist, die an einer Stirnseite des in dem Gehäuse (40) vorgesehenen leitfähigen Körpers (42) befestigt ist und eine erste Gruppe elektrischer Kontakte (92, 94, 96) mit Abstand zueinander trägt, daß ferner eine Betätigungsplatte (84) mit der Tastspitze (32) verbunden ist und eine zweite Gruppe elektrischer Kontakte (86, 88, 90) mit Abstand zueinander trägt, die auf die erste Gruppe ausgerichtet ist, daß ein Federblatt (98) mit rechteckförmigem Umfang zwischen den einander gegenüberstehenden Flächen des leitfähigen Körpers (42) und der rechteckförmigen Platte (44) angeordnet ist und eine ü-förmige Öffnung aufweist, die eine Nase (102) bildet, welche mit der Betätigungsplatte (84) verbunden ist, um die Ausrichtung zwischen der ersten und der zweiten Gruppe elektrischer Kontakte beizubehalten, und daß eine Schraubenfeder (124) gegen die Rückseite der Betätigungsplatte (84) drückt und so die beiden Gruppen elektrischer Kontakte mit der elektrischen Schaltung (68) verbindet.
    _ 4 —
  10. 10. Tastsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (48,50) des elektrisch leitfähigen Körpers (42) durch eine Abdeckung (76) verschlossen sind, die ein Fenster (78) über einer darunter angeordneten Leuchtdiode (34) aufweist.
DE19843422102 1983-06-14 1984-06-14 Tastsonde zur werkstueckpruefung in drehzentren Granted DE3422102A1 (de)

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US06/501,994 US4608763A (en) 1983-06-14 1983-06-14 Probe

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