DE3711721C1

DE3711721C1 - Positioning device for machine tools

Info

Publication number: DE3711721C1
Application number: DE19873711721
Authority: DE
Inventors: Rolf Leidig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-07
Filing date: 1987-04-07
Publication date: 1988-09-01

Abstract

The invention relates to a positioning device for machine tools with a receptacle for cutting tools which contains an electric monitoring circuit which is fed by an electric battery and runs via the machine tool, the workpiece secured on it, an electrically conductive sensing member which can be secured in the receptacle, and an electric indicating element. A high setting accuracy when the machine is running is obtained without special cutting-tool holders owing to the fact that the sensing member is mounted in a universally pivotable manner by means of an electrically conductive joint cup in an electrically conductive joint socket, that the joint socket is secured in an electrically non-conductive insulating body but is connected in an electrically conductive manner to a slip ring fastened to the insulating body, that the insulating body can be inserted into the receptacle by means of a shank and is rotatably mounted by means of a ball bearing in a metal housing enclosing the insulating body, that a sliding contact is arranged in the metal housing and is connected to the latter in an electrically conductive manner, and that the metal housing is connected in an electrically conductive manner to the machine tool via the indicating element and the battery. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung für Werkzeugmaschinen mit einer Aufnahme für Bearbeitungswerkzeuge, die einen von einer elektrischen Batterie gespeisten Überwachungsstromkreis umfaßt, der über die Werkzeugmaschine das darauf festgelegte Werkstück, ein elektrisch leitendes, in der Aufnahme festlegbares Abtastorgan und ein elektrisches Anzeigeelement führt, bei der das Abtastorgan von dem in der Aufnahme der Werkzeugmaschine einführbaren Schaft eines Gehäuses elektrisch isoliert ist.The invention relates to a positioning device for Machine tools with a holder for machining tools, some powered by an electric battery Monitoring circuit includes that over the machine tool the workpiece defined on it, an electrically conductive, sensing element that can be defined in the recording and leads an electrical display element in which the Scanning device from that in the holder of the machine tool insertable shaft of a housing is electrically insulated.

Eine Positioniereinrichtung dieser Art ist aus der DE-PS 31 29 590 bekannt. Dabei ist das Abtastorgan zylinderförmig ausgebildet und das Gehäuse mit der Batterie und den Anzeigeelementen läuft mit der Aufnahme der Werkzeugmaschine um. Das Ablesen der umlaufenden Anzeigeelemente ist schwierig, da wohl der Übergang von einem Anzeigeelement zu einem anderen, andersfarbigen Anzeigeelement erkannt wird, der Übergang von dem Blinksignal- zu dem Dauersignal-Zustand aber nicht eindeutig erkennbar ist. Das Ablesen der Anzeigeelemente ist aber für die erreichbare Meßgenauigkeit entscheidend. Außerdem bringt das umlaufende Gehäuse der Positioniereinrichtung mit seiner Unwucht neben dem unrunden Lauf der Aufnahme und den Abweichungen der Drehachse von der Vertikalen weitere Meßfehler, die nur schwer durch den mit Ausgleichsfedern bestückten Abtastkopf ausgeglichen werden können.
A positioning device of this type is known from DE-PS 31 29 590. The scanning element is cylindrical and the housing with the battery and the display elements rotates with the holder of the machine tool. Reading the revolving display elements is difficult because the transition from one display element to another, differently colored display element is recognized, but the transition from the blinking signal to the continuous signal state is not clearly recognizable. The reading of the display elements is crucial for the achievable measurement accuracy. In addition, the circumferential housing of the positioning device with its unbalance brings in addition to the non-circular running of the receptacle and the deviations of the axis of rotation from the vertical, further measurement errors which can only be compensated for with difficulty by the scanning head equipped with compensating springs.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Positioniereinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der eine ruhende Anzeige erreicht ist, eine Unwucht des Gehäuses auf das Meßergebnis keinen Einfluß hat und selbst große Abweichungen der Drehachse der Aufnahme der Werkzeugmaschine auf einfache Art in der Positioniereinrichtung ausgeglichen werden.It is an object of the invention to provide a positioning device of the type mentioned at the beginning, in which a dormant Is reached, an imbalance of the housing on the Measurement result has no influence and even large deviations the axis of rotation of the inclusion of the machine tool on simple Be balanced in the positioning device.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das fingerartige Abtastorgan in eine Abtastkugel ausläuft, daß das Abtastorgan mittels einer elektrisch leitenden Gelenkkalotte allseitig verschwenkbar in einer elektrisch leitenden Gelenkpfanne gelagert ist, daß die Gelenkpfanne in einem elektrisch nicht leitenden Isolierkörper festgelegt ist, jedoch elektrisch leitend mit einem auf dem Isolierkörper befestigten Schleifring in Verbindung steht, daß der Isolierkörper mit dem Schaft verbunden und mittels eines Lagers bzw. Kugellagers in dem den Isolierkörper umschließenden Metallgehäuse drehbar gelagert ist, daß in dem Metallgehäuse ein Schleifkontakt angeordnet und elektrisch leitend mit diesem verbunden ist, und daß das Metallgehäuse über das Anzeigeelement und die Batterie elektrisch leitend mit der Werkzeugmaschine verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that the finger-like scanning element runs out into a scanning ball, that the sensing element by means of an electrically conductive Joint cap swiveling on all sides in an electric conductive joint socket is mounted that the joint socket fixed in an electrically non-conductive insulating body is, however, electrically conductive with one on the insulating body attached slip ring is connected that the Insulating body connected to the shaft and by means of a Bearings or ball bearings in the enclosing the insulating body Metal housing is rotatably mounted in the metal housing a sliding contact arranged and electrically conductive with this is connected, and that the metal housing over the Display element and the battery is electrically conductive with the Machine tool is connected.

Die Abtastkugel am Abtastorgan schaltet darüber hinaus Meßfehler aus, die durch ein Verkanten des zylinderförmigen Abtastkopfes der bekannten Positioniereinrichtung an einer abzutastenden Fläche entstehen können. Das Gehäuse mit den Anzeigeelementen bleibt stehen, es dreht sich nur das Abtastorgan mit der Gelenkkalotte, der Kugelpfanne und dem Isolierkörper. Diese Gelenkverbindung aus Gelenkkalotte und Kugelpfanne gleicht die Abweichungen der Drehachse der Aufnahme der Werkzeugmaschine und einen unrunden Lauf derselben aus, so daß diese Faktoren nicht in die Meßgenauigkeit der Positioniereinrichtung eingehen. Auch Ablesefehler der Anzeigeelemente sind ausgeschaltet, da diese selbst keine Bewegung ausführen und der Übergang von dem Blinksignal- in den Dauersignal-Zustand eindeutig erkennbar ist.The scanning ball on the scanning element also switches measurement errors by tilting the cylindrical scanning head the known positioning device on a to be scanned Surface can arise. The housing with the display elements stops, only the scanning element rotates with the Spherical cap, the ball socket and the insulating body. These The joint connection from the spherical cap and ball socket is the same the deviations of the axis of rotation of the inclusion of the Machine tool and a non-circular run of the same, so that these factors are not in the measurement accuracy of the Enter the positioning device. Also reading errors of the Display elements are switched off since they are not themselves Carry out movement and the transition from the flashing signal is clearly recognizable in the continuous signal state.

Die Anbringung und elektrische Anschaltung des Abtastorganes sind nach einer Ausgestaltung so gelöst, daß die Gelenkpfanne in einen hülsenförmigen Ansatz des Isolierkörpers eingesetzt ist, daß auf dem hülsenförmigen Ansatz des Isolierkörpers der Schleifring aufgebracht ist und daß die Gelenkpfanne und der Schleifring mittels eines Verbinders durch den Ansatz des Isolierkörpers hindurch elektrisch leitend miteinander verbunden sind.The attachment and electrical connection of the sensing element are solved in one embodiment so that the socket inserted in a sleeve-shaped extension of the insulating body is that on the sleeve-shaped approach of the insulating body the Slip ring is applied and that the socket and the Slip ring by means of a connector through the approach of the Insulating body connected to each other in an electrically conductive manner are.

Für die Befestigung des Schaftes am Isolierkörper ist vorgesehen, daß der Schaft elektrisch von der Gelenkpfanne und dem Metallgehäuse isoliert in eine Sacklochbohrung des Isolierkörpers eingesetzt und mittels einer Schraube darin gehalten ist.For fastening the shaft to the insulating body, it is provided that that the shaft is electrically from the socket and the Metal housing insulated in a blind hole in the insulating body inserted and held therein by means of a screw.

Die Verbindung zwischen dem Schleifring und dem Schleifkontakt ist so ausgebildet, daß der Schleifkontakt als Kohle ausgebildet ist, die mittels einer Schraube oder eines Bolzens und einer Feder in einer mit Gewindeteil versehenen Aufnahme oder Bohrung des Metallgehäuses abgefedert gehalten ist, um stets einen kleinen Kontaktübergangswiderstand zu erhalten.The connection between the slip ring and the sliding contact is designed so that the sliding contact is designed as carbon is by means of a screw or a bolt and a Spring in a threaded part or bore of the metal housing is kept cushioned to always one to get small contact resistance.

Das Anzeigeelement läßt sich dadurch am Metallgehäuse anbringen, daß als Anzeigeelement eine Leuchtdiode verwendet ist, die in einem Isoliereinsatz gehalten ist, daß der Isoliereinsatz in eine Aufnahme des Metallgehäuses eingesetzt ist, wobei ein Anschluß der Leuchtdiode mit dem Metallgehäuse elektrisch leitend verbunden ist und daß der andere Anschluß der Leuchtdiode zu einer Klemmschraube führt, die in den Isoliereinsatz eingeschraubt ist und an der ein Verbindungskabel zu der in einem Batteriegehäuse untergebrachten Batterie angeschlossen ist.The display element can thereby be attached to the metal housing, that a light-emitting diode is used as the display element is held in an insulating insert that the insulating insert is inserted into a receptacle of the metal housing, with a Connection of the light-emitting diode with the metal housing is electrically conductive is connected and that the other connection of the light emitting diode a clamping screw that leads into the insulating insert is screwed in and on which a connecting cable to the in battery housed in a battery case is.

Der Überwachungsstromkreis wird dadurch vervollständigt, daß das Batteriegehäuse mittels eines Dauermagneten an der Werkzeugmaschine festlegbar ist, daß das Verbindungskabel an einer Klemmschraube des Batteriegehäuses angeschlossen ist, und daß die Klemmschraube und der Dauermagnet mit den im Batteriegehäuse untergebrachten und in Reihe geschalteten Batteriezellen elektrisch leitend verbunden sind.The monitoring circuit is completed in that the battery housing by means of a permanent magnet on the Machine tool can be determined that the connecting cable a clamping screw of the battery case is connected, and that the clamping screw and the permanent magnet with those housed in the battery case and in series switched battery cells electrically conductive are connected.

Der Dauermagnet bietet eine einfache Möglichkeit, das Batteriegehäuse mit den Batteriezellen und dem abgehenden Verbindungskabel schnell und leicht an beliebiger Stelle der Werkzeugmaschine anzubringen.The permanent magnet offers an easy way to do that Battery case with the battery cells and the outgoing Connection cable quickly and easily at any point on the Attach machine tool.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on a in the drawing in section illustrated embodiment explained in more detail.

Das Werkstück 14 ist auf dem Arbeitstisch der Werkzeugmaschine befestigt. In der Aufnahme 15 der Werkzeugmaschine wird kein spezieller Bearbeitungswerkzeughalter mehr befestigt, sondern über den Schaft 4 das als Positioniereinrichtung mit Überwachungsstromkreis ausgebildete Gerät. Das fingerförmige Abtastorgan 6 läuft in die Abtastkugel 25 aus und ist mittels der Gelenkkalotte 7 allseitig verschwenkbar in der Gelenkpfanne 26 gelagert. Die Gelenkpfanne 26 ist in einem hülsenförmigen Ansatz des elektrisch nichtleitenden Isolierkörpers 2 festgelegt. Auf die Außenseite des Ansatzes ist der Schleifring 5 aufgebracht, der über den Verbinder 27 elektrisch leitend mit der Gelenkpfanne 26, der Gelenkkalotte 7 und dem Abtastorgan 6 in Verbindung steht. Die Gelenkpfanne 26 ist wie der Schleifring 5 und das Abtastorgan 6 mit der Gelenkkalotte 7 aus elektrisch leitendem Metall. Der Schaft 4 steckt in einer Sacklochbohrung des Isolierkörpers 2 und ist mittels der Schraube 18 darin gehalten. Der Isolierkörper 2 ist über das Kugellager 12 drehbar in dem Metallgehäuse 1 gelagert, das den Isolierkörper 2 mit der Gelenkpfanne 26, dem Schleifring 5 und der Gelenkkalotte 7 aufnimmt und umgibt, wobei der Deckel 3 das Metallgehäuse 1 bis auf den Durchbruch 28 für das Abtastorgan 6 verschließt. Der Isolierkörper 2 entkoppelt elektrisch auch das Metallgehäuse 1 von dem Schaft 4, so daß über den Schaft 4 keine elektrische Verbindung zur Aufnahme 15 der Werkzeugmaschine hergestellt wird.The workpiece 14 is attached to the work table of the machine tool. No special machining tool holder is fastened in the receptacle 15 of the machine tool, but rather the device designed as a positioning device with a monitoring circuit is attached via the shaft 4 . The finger-shaped scanning element 6 runs out into the scanning ball 25 and is mounted in the joint socket 26 so that it can be pivoted on all sides by means of the joint cap 7 . The socket 26 is fixed in a sleeve-shaped extension of the electrically non-conductive insulating body 2 . On the outside of the approach, the slip ring 5 is applied, which is electrically conductive via the connector 27 to the socket 26 , the joint cap 7 and the sensing element 6 . The joint socket 26 is like the slip ring 5 and the scanning element 6 with the joint cap 7 made of electrically conductive metal. The shaft 4 is in a blind hole of the insulating body 2 and is held therein by means of the screw 18 . The insulator 2 is mounted via the ball bearing 12 is rotatable in the metal housing 1, which accommodates the insulating body 2 with the socket 26, the slip ring 5 and the Gelenkkalotte 7 and surrounds, the lid 3, the metal shell 1 up to the opening 28 for the scanner element 6 closes. The insulating body 2 also electrically decouples the metal housing 1 from the shaft 4 , so that no electrical connection is made to the receptacle 15 of the machine tool via the shaft 4 .

In einer mit Gewindeteil versehenen Aufnahme des Metallgehäuses 1 ist über die Schraube 20 und die Feder 19 der als Kohle ausgebildete Schleifkontakt 13 in Anlage am Schleifring 5 gehalten. In eine Aufnahme des Metallgehäuses 1 ist der Isoliereinsatz 21 mit dem als Leuchtdiode ausgebildeten Anzeigeelement 8 eingesetzt, wobei der eine Anschluß 22 des Anzeigeelementes 8 mit dem Metallgehäuse 1 verbunden ist, während der andere Anschluß 23 des Anzeigeelementes 8 im Isoliereinsatz 21 zu einer darin verschraubten Klemmschraube 24 führt. An dieser Klemmschraube 24 ist das Verbindungskabel 9 angeschlossen, das zu der Anschlußfahne 17 führt, die mittels der Klemmschraube 16 an dem Batteriegehäuse 29 angeschlossen ist. Das Batteriegehäuse 29 nimmt die in Reihe geschalteten Batteriezellen 10 auf, die sowohl mit der Klemmschraube als auch mit dem Dauermagneten 11 in elektrisch leitender Verbindung stehen. Mit dem Dauermagneten 11 kann das Batteriegehäuse 29 schnell und an jeder beliebigen Stelle der Werkzeugmaschine angebracht werden. Wird die Werkzeugmaschine eingeschaltet, dann wird die Aufnahme 15 mit dem Schaft 4 in Drehbewegungen versetzt. Der Isolierkörper 2, der drehfest mit dem Schaft 4 verbunden ist, nimmt dabei die Gelenkpfanne 26 und den Schleifring 5 mit. Auch das Abtastorgan 6 wird über die Gelenkkalotte 7 mit in Drehbewegungen versetzt. Der Überwachungsstromkreis bleibt solange unterbrochen, bis die Abtastkugel 25 mit dem Werkstück 14 in Verbindung kommt. Der Stromkreis geht vom Arbeitstisch der Werkzeugmaschine aus und verläuft über das Werkstück 14, das Abtastorgan 6, die Gelenkkalotte 7, den Verbinder 27, den Schleifring 5, den Schleifkontakt 13, das Metallgehäuse 1, das Anzeigeelement 8, die Klemmschraube 24, das Verbindungskabel 9, die Klemmschraube 16, die Batteriezellen 10 und den Dauermagneten 11 zum Arbeitstisch der Werkzeugmaschine zurück. Das Abtastorgan 6 kann sich allseitig verschwenken, so daß der Stromschluß mit dem Werkstück 14 periodisch ein- und ausgeschaltet wird, wenn das Abtastorgan 6 an das Werkstück 14 angefahren wird. Die Dauer der Signale wird mit kleiner werdendem Abstand von der Positionierstellung immer größer, bis schließlich in der Positionierstellung ein Dauersignal entsteht, da die Abtastkugel 25 über den gesamten Umfang zur Anlage am Werkstück 14 kommt. Dabei ist dann das Abtastorgan 6 eindeutig zentriert. Die periodischen Anzeigesignale am Anzeigeelement 8 zeigen an, daß die Anfahrposition überschritten ist. Wird das Abtastorgan 6 vom Werkstück 14 entfernt, dann verschwenkt sich das Abtastorgan 6 bis schließlich die Abtastkugel 25 über die volle Umdrehung am Werkstück 14 anliegt. Das Anzeigeelement 8 gibt ein Dauersignal ab. Dies ist das Zeichen dafür, daß die Anfahrposition exakt eingestellt ist und dies bei im Betrieb befindlicher Aufnahme 15. Selbst bei Verwendung der optischen Signale einer Leuchtdiode als Anzeigeelement 8 läßt sich eine Einstellgenauigkeit von wenigen Tausendstel Millimetern erreichen. Anstelle der Leuchtdiode kann auch eine elektronische Auswerteschaltung eingesetzt werden, die noch die kleinsten Unterbrechungen des Stromflusses registriert und ein Gutsignal abgibt, sobald der Stromfluß nicht mehr unterbrochen wird. Dadurch läßt sich die Einstellgenauigkeit nicht erhöhen, da Ablesefehler ausgeschaltet sind.In a threaded receptacle of the metal housing 1 , the sliding contact 13 designed as carbon is held in contact with the slip ring 5 via the screw 20 and the spring 19 . In a receptacle of the metal housing 1 , the insulating insert 21 is inserted with the display element 8 designed as a light-emitting diode, one connection 22 of the display element 8 being connected to the metal housing 1 , while the other connection 23 of the display element 8 in the insulating insert 21 is connected to a clamping screw screwed therein 24 leads. At this clamping screw 24 , the connecting cable 9 is connected, which leads to the terminal lug 17 , which is connected to the battery housing 29 by means of the clamping screw 16 . The battery housing 29 accommodates the battery cells 10 connected in series, which are in electrically conductive connection both with the clamping screw and with the permanent magnet 11 . With the permanent magnet 11 , the battery housing 29 can be attached quickly and at any point on the machine tool. If the machine tool is switched on, the receptacle 15 is rotated with the shaft 4 . The insulating body 2 , which is non-rotatably connected to the shaft 4 , takes the socket 26 and the slip ring 5 with it. The scanning element 6 is also set in rotary movements via the spherical cap 7 . The monitoring circuit remains interrupted until the scanning ball 25 comes into contact with the workpiece 14 . The circuit starts from the work table of the machine tool and runs over the workpiece 14 , the scanning element 6 , the spherical cap 7 , the connector 27 , the slip ring 5 , the sliding contact 13 , the metal housing 1 , the display element 8 , the clamping screw 24 , the connecting cable 9 , the clamping screw 16 , the battery cells 10 and the permanent magnet 11 back to the work table of the machine tool. The scanning element 6 can pivot on all sides, so that the current connection to the workpiece 14 is periodically switched on and off when the scanning element 6 is approached to the workpiece 14 . The duration of the signals increases with increasing distance from the positioning position until finally a permanent signal is generated in the positioning position, since the scanning ball 25 comes to rest on the workpiece 14 over the entire circumference. The scanning element 6 is then clearly centered. The periodic display signals on the display element 8 indicate that the approach position has been exceeded. If the scanning member 6 is removed from the workpiece 14 , the scanning member 6 pivots until finally the scanning ball 25 abuts the workpiece 14 over the full rotation. The display element 8 emits a continuous signal. This is the sign that the approach position is set exactly, and this with the receptacle 15 in operation. Even when using the optical signals of a light emitting diode as display element 8 , an adjustment accuracy of a few thousandths of a millimeter can be achieved. Instead of the light-emitting diode, an electronic evaluation circuit can also be used, which registers even the smallest interruptions in the current flow and emits a good signal as soon as the current flow is no longer interrupted. This means that the setting accuracy cannot be increased since reading errors are switched off.

Claims

1. Positioning device for machine tools with a receptacle for machining tools, which comprises a monitoring circuit powered by an electric battery, which leads via the machine tool the workpiece fixed thereon, an electrically conductive scanning element which can be fixed in the receptacle, and an electrical display element, in which the scanning element of the shaft of a housing that can be inserted into the receptacle of the machine tool is electrically insulated, characterized in that
that the finger-like scanning element ( 6 ) runs out into a scanning ball ( 25 ),
that the scanning element ( 6 ) is mounted in an electrically conductive joint socket ( 26 ) so that it can be pivoted on all sides by means of an electrically conductive joint spherical cap ( 7 ),
that the joint socket ( 26 ) is fixed in an electrically non-conductive insulating body ( 2 ), but is in an electrically conductive manner with a slip ring ( 5 ) fastened on the insulating body ( 2 ),
that the insulating body ( 2 ) is connected to the shaft ( 4 ) and is rotatably mounted in the metal housing ( 1 ) surrounding the insulating body ( 2 ) by means of a bearing or ball bearing ( 12 ),
that in the metal housing ( 1 ) a sliding contact ( 13 ) is arranged and electrically conductively connected to it, and
that the metal housing ( 1 ) via the display element ( 8 ) and the battery ( 10 ) is electrically connected to the machine tool.

2. Positioning device according to claim 1, characterized in that
that the joint socket ( 26 ) is inserted into a sleeve-shaped extension of the insulating body ( 2 ),
that the slip ring ( 5 ) is applied to the sleeve-shaped extension of the insulating body ( 2 ) and
that the joint socket ( 26 ) and the slip ring ( 5 ) are connected to one another in an electrically conductive manner by means of a connector ( 27 ) through the extension of the insulating body ( 2 ).

3. Positioning device according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft (4) electrically inserted in the socket (26) and the metal housing (1) isolated in a blind hole of the insulating body (2) and held therein by means of a screw (18) is.

4. Positioning device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sliding contact ( 13 ) is designed as carbon, which by means of a screw ( 20 ) or a bolt and a spring ( 19 ) in a threaded part receiving or drilling the Metal housing ( 1 ) is kept cushioned.

5. Positioning device according to one of claims 1 to 4, characterized in
that a light-emitting diode is used as the display element ( 8 ), which is held in an insulating insert ( 21 ),
that the insulating insert ( 21 ) is inserted into a receptacle of the metal housing ( 1 ), a connection ( 22 ) of the light-emitting diode being electrically conductively connected to the metal housing ( 1 ) and
that the other connection ( 23 ) of the light-emitting diode leads to a clamping screw ( 24 ) which is screwed into the insulating insert ( 21 ) and to which a connecting cable ( 9 ) is connected to the battery ( 10 ) accommodated in a battery housing ( 29 ).

6. Positioning device according to one of claims 1 to 5, characterized in
that the battery housing ( 29 ) can be fixed on the machine tool by means of a permanent magnet ( 11 ),
that the connecting cable ( 9 ) is connected to a clamping screw ( 16 ) of the battery housing ( 29 ) and
that the clamping screw ( 16 ) and the permanent magnet ( 11 ) are electrically connected to the battery cells housed in the battery housing ( 29 ) and connected in series.