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Tastvorrichtung zum Kopieren von Modellen Die Erfindung betrifft eine
Tastvorrichtung zum Kopieren von Modellen, insbesondere für Fräs- und Schleifmaschinen,
bei welchen das Werkzeug, Fräser oder Schleifscheibe, auf der Oberfläche des zu
bearbeitenden Werkstückes bestimmte Bewegungen ausführt, die durch Abtasten eines
Modelles des Werkstückes bestimmt werden.
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Es sind bereits elektrisch gesteuerte Tasteinrichtungen für Kopiermaschinen
bekannt, bei denen die Kontakte zum Schalten der Steuerstromkreise durch axiale
Verschiebung und durch Verschwenken des Fühlfingers betätigt werden. Diese bekannten
Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß sie mit einer Mehrzahl von Kontakten
arbeiten, was eine sehr komplizierte Schaltung bedingt.
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Es ist ferner eine Tastvorrichtung für Kopiermaschinen bekannt, bei
der nicht nur bei der Axialbewegung des Fühlfingers sondern auch beim seitlichen
Verschwenken ein und derselbe Kontakthebel verwendet wird, wobei die Vorrichtung
lediglich zwei Kontakte aufweist. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist die innere
Spitze der allseitig schwenkbar gelagerten Tasterspindel halbkugelig gestaltet;
sie stößt gegen eine konische Kappe, welche bei seitlichem Druck als schiefe Ebene
wirkt und den Kontakthebel dann ebenso wie bei einer reinen Axialbewegung bewegt.
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Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß beim Verschwenken
der Tasterspindel in der einen Richtung eine Ablenkung des Kontakthebels eintritt,
die sich der Größe nach erheblich von jener Ablenkung des Kontakthebels unterscheidet,
die dieser bei der gleichen Verschwenkung des Tasthebels in einer anderen Richtung
erfährt; siehe hierzu die Fig. 5, 6 und 7 in schematischer Darstellung. In Fig.
5 ist der in einem Kugelgelenk 5 schwenkbare Tasthebel q. in der Mittelstellung
gezeigt. Seine Spitze ruht in der Mitte der konkaven Ausnehmung 3 des um den Zapfen
2 schwenkbaren Kontakthebels i. In Fig. 6 ist die Spindel um den Winkel a nach oben
verschwenkt, wodurch der Sitz 3 und der Kontakthebel i um den Winkel b verschwenkt
sind. Wird nun der Tasthebel, wie in Fig. 7 dargestellt, um den gleichen Winkel
a nach unten verschwenkt, so wird der Sitz 3 mit dem Kontakthebel i um den' Winkel
c verschwenkt, der wesentlich größer ist als der Winkel b. Dies hat seinen Grund
darin, daß die Abstände zwischen den von den Kugelspitzen berührten Stellen des
Sitzes und dem Drehzapfen 2 des Kontakthebels verschieden sind.
Die
Nachteile dieser bekannten Abtastvorrichtungen sind bei der den Gegenstand der Erfindung
bildenden Vorrichtung vermieden. Diese ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
daß das zwischen dem Schalthebel und der Tasterspindel eingeschaltete Kupplungselement
zwangsläufig in gerader Bahn und parallel zu der Hauptrichtung der Tasterspindelachse
geführt ist und mit den betreffenden Teilen durch eine abgerundete Oberfläche am
einen Ende und einer Aussparung am anderen Ende in Verbindung steht. Gemäß einer
besonderen Ausbildungsform der Erfindung ist das Kupplungselement als Kugel ausgebildet,
die gleitend in einem Zylinder oder einer Führung geführt ist, dessen Achse parallel
mit der Achse des Tastergehäuses verläuft.
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Gemäß einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung kann das Kupplungselement
aus einem axial beweglichen Kolben und einer Kugel bestehen, die in einer Aussparung
am Ende des Kolbens ruht.
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Die Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung besitzt gegenüber den obenerwähnten
bekannten Abtastvorrichtungen einerseits den Vorteil, daß sie ein einfaches Schaltungssystem
infolge der Verwendung von lediglich zwei Kontakten aufweist und andererseits den,
daß der Kontakthebel bei jeder beliebig gerichteten Verschwenkung des Testhebels
stets in. dem gleichen Maße bewegt wird.
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An Hand der Zeichnung seien einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert. Es zeigen Fig. i eine Seitenansicht der Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine entsprechende Vorderansicht in Richtung der Pfeile 2, 2 in Fig. i, Fig.
3 und 4 sind Seitenansichten anderer Ausführungsformen.
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Die Fig. 5 bis 7 haben bereits oben eine Erläuterung gefunden.
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Wie aus den Fig. i und 2 ersichtlich, besitzt die Testvorrichtung
ein Gehäuse io, das in einem senkrechten und rechteckigen Rahmen ii befestigt ist,
welcher die eine Seite einer Kapsel mit den Seitenwänden 12 und der rückwärtigen
Deckplatte 13 bildet. In Fig. 2 ist die Deckplatte 13 abgenommen, so daß der Kontakthebel
und andere Teile der Vorrichtung besser zu sehen sind.
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An der Vorderseite des Gehäuses io befindet sich ein Kugellager 14,
das von einer Buchse oder einem Ring 18 gehalten wird. Die äußere Lauffläche dieses
Lagers ist kugelig, so daß die innere Lauffläche gegenüber der äußeren verschwenkbar
ist. Die innere Lauffläche sitzt lose auf einer Spindel 15, die einen Bundring 16
aufweist, der an der inneren Lagerschale anliegt. An der Spindel 15 ist eine Abtastspitze
17 in bekannter Weise befestigt. Das innere Ende der Spindel 15 besitzt einen etwas
größeren Durchmesser als die übrige Länge und weist überdies eine zylindrische Ausnehmung
i9 auf. Eine in das rückwärtige Ende des Gehäuses io eingeschraubte Buchse 2o hält
eine Kugel 21, die innerhalb der Buchse 2o verschiebbar ist und am rückwärtigen
Ende der Spindel 15 anliegt. Der von dem Gehäuse io umgebende Teil der Spindel 15
ist von einer Schraubenfeder 22 umgeben, welche gegen das rückwärtige Ende des Gehäuses
und gegen den Ring 16 drückt, wodurch sie die Spindel in ihrer äußersten Lage zu
halten versucht.
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Am unteren Ende eines Rahmens i i ist mittels Schrauben 24 ein Lagerbock
23 befestigt, dessen Sockel geschlitzt oder ausgeschnitten ist, so daß er gegenüber
den Schrauben 24 in gewissem Bereich verstellt werden kann. Der Lagerbock 23 besitzt
aufwärts stehende Lappen 25 zur Aufnahme spitzer Schrauben 26, welche die Lagerzapfen
für eine waagerechte Stange 27 bilden. An dieser waagerechten Stange 27 ist eine
senkrechte Schiene 28 mittels einer Schraube 29 befestigt, die von einem Längsschlitz
der Stange 28 umgeben ist. In das Gehäuse io ist eine Führungsstange 3o eingeschraubt,
die durch eine Bohrung der Stange 28 hindurchfährt. Das äußere Ende der Stange
30 ist von einer Druckfeder 3 i umgeben, die von Muttern 32 gehalten wird
und ,die Stange 28 (Fig. il nach rechts zu drücken bestrebt ist.
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Das obere Ende der Stange 28 trägt einen Kontaktstreifen 3.3, der
mittels Bolzen 34 gehalten wird, die durch Isolierbuchsen hindurchführen. Der Kontaktstreifen
33 ist von der Stange 28 durch eine Platte 35 aus Isoliermaterial getrennt; eine
weitere solche Platte befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Stange.
An der Außenseite des Kontaktstreifens 33 ist eine Metallplatte 36 angebracht. Der
Streifen 33 weist an seinem Ende einen Kontakt 37 auf, der mit einem festen Kontakt
38 in Berührung zu kommen vermag. Nahe seinem Ende besitzt der Streifen 33 noch
einen weiteren Kontakt 39, der mit dem festen Kontakt 40 zusammenwirkt. An einem,
wenig Barunterliegenden Punkt befindet sich ein weiterer Kontakt 44 der an dem Streifen
33 befestigt ist und einen festen Kontakt 42 berühren kann. Dieser feste Kontakt
42 wird von einem Bock 43 gehalten, der auf dem Klemmbrett 44. sitzt. Der feste
Kontakt 38 ruht auf einem Metallbock 45, der sich gleichfalls auf dem Klemmbrett
44 befindet. Der feste Kontakt 4o schließlich ist unmittelbar auf dem Klemmbrett
44 angebracht: Jeder der festen Kontakte 38, 42, 40 ist zu Klemmen 46 geführt..
Das Klemmbrett 44 wird von
einer vorderen Tlatte 47 abgedeckt, die
auf dem Rahmen i i durch Muttern und Bolzen 48 gehalten wird. In die obere Wandung
12 ist eine Isolierbuchse 52 eingeschraubt, durch ,welche die Zuleitungen zu den
verschiedenen Kontaktklemmen geführt werden.
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An einem Punkt der Stange 28, und zwar in der Achslinie des Gehäuses
1ö, befindet sich ein Bolzen .49 mit einem Kopf 5o, der als Anlage für die Kugel
21 dient.
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Der Rahmen i i ist in bekannter Weise an einem nicht dargestellten
Schlitten angebracht, der dauernd gegen und von dem zu kopierenden Modell in der
üblichen Weise hin und her bewegt wird. Die Wirkung dieser Schlittenbewegung besteht
darin, daß die Abtastspitze 17 gegen das zu kopierende Modell gedrückt wird, und
wenn der von der Vorwärtsbewegung des Schlittens herrührende Längsdruck auf die
Abtastspitze die Kraft der Federn 22 und 31 übersteigt, so wird die Spindel 15 in
bezug auf das Gehäuse nach innen gedrückt, die Kugel 2i gegen den Bolzenkopf 5o
gepreßt und die Stange 28 auf diese Weise um ihre Zapfen 26 geschwenkt. Die Kontakte
39 und 40, die sich in dem Stromkreis der Antriebseinrichtung befinden, werden als
erste Folge der Schwenkung der Stange 28 geöffnet und somit der Antrieb stillgesetzt.
Wenn der auf die Abtastsl>itze 17 ausgeübte Druck weiter wächst, so wird die Stange
28 weiter geschwenkt, bis der Kontakt 37 den Kontakt 38 berührt. Dies hat eine Umkehr
der Bewegungsrichtung zur Folge, so daß der Druck zwischen Abtastspitze 17 und dem
Modell aufhört. Wenn die Abtastspitze auf ein seitliches Hindernis trifft, so wird
die Spindel 15 in dem Lager 14 ein wenig kippen, und als Folge dieser Kippbewegung
kommt das rückwärtige Ende der Spindel 15 außerhalb der axialen Verlängerung der
Kugel 21 zu liegen. Hieraus ergibt sich, daß die Ausnehmung i9 die Spindel 15 veranlaßt,
die Kugel nach innen zu stoßen und den Hebel 28 wie zuvor zu schwenken, wodurch
die entsprechenden Kontakte geöffnet und geschlossen werden und die Abtastspindel
mit der Spitze 17 nach und nach von -dem Hindernis zurückgezogen wird. Die Aufgabe
der Kontakte 41 und 42 besteht im Schließen eines besonderen Stromkreises, um die
Maschine vollkommen stillzusetzen, zum Schutze der Vorrichtung vor Beschädigungen,
wenn die Kontakte 37 und 38 einmal nicht richtig arbeiten sollten.
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Die Lage des Bolzenkopfes 5o in bezug auf die Kugel 21 kann durch
Verstellen der Lage des Sockels 23 gegenüber den Schrauben 24 ider durch Verstellen
der Lage der Stange 28 zur Schraube 29 eingestellt werden.
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Die Feder 22 kann in gewissen Fällen in Fortfall kommen; die Feder
31 wird dann so bemessen, daß sie die Spindel 15 mit genügender Kraft nach außen
zu drücken vermag.
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Bei der anderen Ausführungsform gemäß Fig. 3 besitzt das Gehäuse io
wie zuvor ein Lager 14, das durch eine eingeschraubte Buchse 18 in seiner Lage gehalten.
wird. Das Gehäuse io besitzt einen inneren Rundring 53, gegen welchen sich eine
Druckfeder 54 legt und eine Scheibe 55 gegen das Lager 14 drückt, die an der Tasterspindel
15 befestigt ist. An der Innenseite des Tastergehüuses befindet sich ein Zylinder,
in welchem ein Kolben 56 verschiebbar gelagert ist. Dieser Kolben 56 trägt an seinem
äußeren Ende in einer tiefen Ausnehmung eine Kugel 57; die freie Seite der Kugel
greift in das vertiefte Ende der Spindel 15 ein. Die Stange 58 des Kolbens geht
durch das innere Ende des Tastergehäuses hindurch und ist an der Außenseite mit
Muttern 59 versehen, welche ihre Vorwärtsbewegung begrenzen. Zwischen dem Ende des
Gehäuses io und dem Kolben 56 ist eine Druckfeder 6o eingeschaltet.
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Der Kolben 56 besitzt an seiner Außenseite eine Nut 61, die den einen
Armeines an dem Gehäuse io im Punkte 63 angelenkten Hebels 62 aufnimmt. Der andere
Arm des Hebels 62 vermag mit den Kontakten 64 in leitende Berührung zu gelangen,
wodurch ein Stromkreis zum Antreiben oder Stillsetzen der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung
geschlossen wird.
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Diese in Fig.3 .dargestellte Vorrichtung arbeitet in ähnlicher Weise
wie die nach Fig. i und 2. Das Lager 14 besitzt wie zuvor eine kugelige äußere Stange,
so daß die Spindel 15 zu kippen vermag. Beim Kippen der Spindel 15 wird ihr nicht
kugeliges Ende derart verlagert, daß es sich nicht mehr in der axialen Mittellage
der Spindel in Eingriff mit der Kugel 57 befindet, wodurch diese nach innen geschoben
wird und den Kolben 56 verschiebt, der seinerseits den Hebel 62 schwenkt und auf
diese Weise ein Schließen der Stromkreise hervorruft.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 weist der Kolben 56 eine Mehrzahl
von Nuten auf, so daß er eine zylindrische Zahnstange bildet, während der Hebel
6-2 ein sektorähnliches Ende mit einer Reihe von Fingern 65 besitzt, mittels
derer er in die Rasten des Kolbens einfallen kann. # Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung
ist die gleiche wie die nach Fig. 3.
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Die neue Vorrichtung hat gegenüber den bekannten Einrichtungen dieser
Art den Vorteil, daß gleiche Winkelbewegungen der Tasterspitze und der Spindel in
jeder Richtung die gleichen Winkelbewegungen auf die Stange 28 (Fig. i) und infolgedessen
auf den Streifen 33 übertragen. Ein weiterer Vorteil besteht
darin,
daß die Kugel 12 in den Fig. i und a und der Kolben 56 mit der Kugel 57 in den Fig.
3 und q. zwangsläufig in axialer Richtung geführt sind, wödurch..die Reibung zwischen
den verschiedenen -in-Bewegung befindlichen Teilen wesentlich herabgesetzt wird.
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Um die Reibung zwischen dem Ende der Tasterspindel und der Kugel nochweiter
herabzusetzen, können Rollen auf das Ende der Spindel aufgesetzt sein. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform gelangen vier Rollen in gleichem Abstand zur Anwendung,
deren jede mit ihrer Achse tangential in bezug auf die Spindel gerichtet ist.
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Es können zahlreiche Änderungen an der dargestellten und beschriebenen
Bauart vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung.zu verlassen. So kann beispielsweise
der Kolben- gemäß den Fig. 3 und q. mit einem kegeligen oder kugeligen Teil an dem
der Tasterspindel zugekehrten Ende versehen sein, in welchem Falle die Kugel ganz
fortfallen kann. Ferner ist die Erfindung keineswegs beschränkt auf die Anwendung
der beschriebenen elektrischen Kontakte; es kann vielmehr auch jede andere elektrische
Steuerung vorgesehen sein; in einer bevorzugten Ausführungsform können die Kontakte
so angeordnet werden, daß verschiedene Kippbewegungen der Tasterspitzen verschiedene
Stromkreise schließen, um besondereBewegungen derAbtastvorrichtung selbst in die
Wege zu leiten. Eine solche Anordnung ist namentlich dann von Vorteil, wenn die-Tastvorrichtung
dazu bestimmt ist, längs der Kante eines Modells zu arbeiten, wie es beim Profilieren
von Gegenständen allgemein üblich ist. -