DE8111412U1

DE8111412U1 - Machine tool with a feeler

Info

Publication number: DE8111412U1
Application number: DE8111412U
Authority: DE
Original assignee: Heyligenstaedt & Co Werkzeugmaschinenfabrik 6300 Giessen De GmbH
Current assignee: Heyligenstaedt & Co Werkzeugmaschinenfabrik 6300 Giessen De GmbH
Priority date: 1981-04-15
Publication date: 1984-11-08

Description

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Patentanwalt ······ ι ■ · " "· A Patent attorney ······ ι ■ · "" · A

Lindenweg 7d ■ Tel,: (06032) 85065 + 84827 Π Lindenweg 7d ■ Tel: (06032) 85065 + 84827 Π

D-6350 Bad Nauheim (Steinfurth) 'D-6350 Bad Nauheim (Steinfurth) '

Heyligenstaedt &. Camp.Heyligenstaedt &. Camp.

Werkzeligmaschinenfabrik GmbH 63αα GießenWerkzeligmaschinenfabrik GmbH 63αα Gießen

Kopiersteuerung für WerkzeugmaschinenCopy control for machine tools

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopiersteuerung fürThe invention relates to a copy control for

J Werkzeugmaschinen, deren Werkzeug der Bahn einem dasJ Machine tools, the tools of which are the

Modell abtastenden auslenkbaren Fühler nachführbar ist, mit Regeleinrichtungen für eine oder mehrere Koordinaten» Solche Kopiersteuerungen sind zum Beispiel beim Kopierfräsen allgemein bekannt und gebräuchlich.Model scanning deflectable sensor can be tracked, with control devices for one or more coordinates » Such copy controls are generally known and used, for example, in copy milling.

Problematisch bei den bisher bekannten Kopiersteuerungen ist die Kopiergüte besonders im Übergang von einer beliebigen Fläche in eine Bprunghaft steiler ansteigende Fläche. Das Werkzeug, beispielsujEisE ein Fräser, muß an dieBem Übergang seine Fräsrichtung plötzlich ändern. Hier-The problem with the copier controls known up to now is the copying quality, especially in the transition from any one Surface in a leaps and bounds steeper rising surface. The tool, for example a milling cutter, must be on suddenly change its milling direction at the transition. Here-

[J ^Zu benötigt es infolge von Trägheitskräften in der Werk-[J ^To require due to inertia forces in the factory

zeugmaschine einen vor allem νσπ der Regelgüte der Stell- |- ¹⁵ antriebe und von der VorschubgeschiuindigkEit abhängigen . AnpaBmeg. Diesem Anpaßuieg entsprechend wählt man beim - Kopierfräsen Fühlfinger, iuelche gegenüber dem Fräser ein allseitiges Aufmaß haben.generating machine one above all, the quality of control of the manipulated νσπ | - ¹⁵ drives and dependent on the VorschubgeschiuindigkEit. Adjustment In accordance with this adaptation, feeler fingers are selected for copy milling, which have an all-round oversize compared to the milling cutter.

jf, ^Mit diesem Aufmaß allein läßt sich das Problem jedochjf, ^With this measurement alone the problem can be solved

bei einem Übergang vorgenannter Art dann nicht befriedigend lösen, üienn zwischen Fühlfinger und Modell stärkerein the case of a transition of the aforementioned type then not satisfactory loosen, use stronger ones between the feeler finger and the model

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Reibung auftritt. Diese Reibung führt dazu, daß die Position des Fühlfingers in Fahrtrichtung gesehen hinter der Position des Fräsers zurückfällt. Zum besseren Verständnis dieser Vorgänge sei auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnung Bezug genommen.Friction occurs. This friction leads to the position of the feeler finger in the direction of travel falls behind the position of the cutter. For a better understanding of these processes, refer to the Referring to Figures 1 and 2 of the drawing.

In Figur 1 sind in Ruhelage die Außenkontur eines Fühlfingers 1 und eines Fräsers 2 eingezeichnet. Man erkennt, daß der Fühlfinger 1 gegenüber dem Fräser 2 ein allseitiges Aufmaß A hat. Die Fühlfingerachse und die FrMserachse fallen zusammen.In Figure 1, the outer contour of a feeler finger 1 and a milling cutter 2 are shown in the rest position. One recognises, that the feeler finger 1 has an oversize A on all sides compared to the milling cutter 2. The finger axis and the FrMserachse coincide.

Wenn nun beim Kopierfräsen der Fühlfinger 1 über ein Modell 3· gleitet, dann entstehen Reibkräfte, durch die die in Figur 2 mit if gekennzeichnete Fühlfingerachse hinter der mit 5 gekennzeichneten Fräserachse in Bezug auf die mit einem Pfeil gekennzeichnete Bewegungsrichtung zurückfällt, wie das in Figur 2 gezeigt ist. Trifft nun der Fühlfinger 1 gegen eine beispielsweise dem Reibujinkel entsprechend sanft ansteigende Fläche 6, dann gelangt der Fräser 2 genau zur gleichen Zeit gegen diese Fläche 6, und zwar gegen einen Punkt 7. Man erkennt hieraus, daß durch die reibungsbedingte Auslenkung des FühlfingErs 1 die Funktion des FühlfingeraufmaBes als Regelungsuieg teilweise oder ganz verloren gehen kann. Die Folge davon ist, daß der Fräser 2 in die Fläche hineinfährt und erst nach einer Anpaßzeit exakt dem Fühlfinger 1 folgt. Fräsversuche mit verschienen, bekannten Kapiersteuersystemen bestätigen diesen Sachverhalto Je höher der Vorschub gewählt wurde, um so mehrIf the feeler finger 1 over a Model 3 · slides, then frictional forces arise through which the feeler finger axis marked with if in FIG behind the milling cutter axis marked with 5 in relation to the direction of movement marked with an arrow falls back, as shown in FIG. Now hits the feeler finger 1 against, for example, the Reibujinkel corresponding gently rising surface 6, then arrives the milling cutter 2 at exactly the same time against this surface 6, namely against a point 7. It can be seen from this that the function of the feeler finger measurement as Regulations can be partially or completely lost. The consequence of this is that the milling cutter 2 moves into the surface and only after an adjustment time exactly that Feeler finger 1 follows. Milling tests with various known Kapier control systems confirm this fact The higher the feed rate selected, the more

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bderkzEugmaschinenfabrik GmbH 63oo GießenbderkzEugmaschinenfabrik GmbH 63oo Giessen

fuhr der Fräser in die aneteigende Fläche hinein, so daB sogenannte Löcher im Übergangsbereich entstanden.if the milling cutter drove into the pasty surface, so that so-called holes were created in the transition area.

Um diesem Mißstand zu begegnen, ist es durch die DE-OS 28 kl dZ7 bekannt, mittels einer numerischen Steuerung das Abtastfeld eines Fühlers und die Vorschubgeschmindigkeit entsprechend der Kontur eines Modells zu program mieren. Dadurch erhält man die Möglichkeit, bei plätzlichen Umlenkungen langsamer zu fräsen, so daß die Übereinstimmung zwischen dem Modell und dem erzeugten liJerkstück größer wird. Das Entstehen von sogenannten Löchern aus den vorgenannten Gründen kann jedoch nicht vollständig vermieden werden, da, wie erläutert, durch Reibkräfte dem Fühlfinger 1 das Aufmaß in Bezug auf eine flach ansteigende Fläche teilweise oder ganz genommen wird.To counter this situation, it is known from DE-OS 28 kl dZ7 to program the scanning field of a sensor and the feed rate according to the contour of a model by means of a numerical control. This gives you the option of milling more slowly in the event of sudden deflections, so that the correspondence between the model and the generated workpiece is greater. The creation of so-called holes for the aforementioned reasons cannot be completely avoided, however, since, as explained, the feeler finger 1 is partially or completely removed from the measurement finger 1 due to frictional forces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopier-• steuerung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß das Werkzeug auch bei sprunghaften Richtungsänderungen jedem beliebigen Winkel der Modell- « kontur möglichst exakt dem Fühlfinger folgt und da- fThe invention is based on the object of a copier • To design control of the type mentioned in such a way that the tool even with erratic Changes of direction at any angle of the model contour follows the feeler finger as precisely as possible and that

durch Löcher im üüerkstück nicht entstehen.not caused by holes in the üüerkstück.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. ■ «According to the invention, this object is achieved by the claims 1 resolved. ■ «

Die V/orteile der Erfindung ergeben sich aus der Tatsache, daß die durch Reibung zwischen dem Fühlfinger und dem Modell bei herkömmlichen Kopiersteuerungen erzeugte Fühlerfehlstellung kompensiert wird. Dadurch ist die Ur-The advantages of the invention result from the fact that generated by friction between the feeler finger and the model in conventional copy controls Sensor misalignment is compensated. This is the original

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Sache für Abweichungen zwischen dem Modell und dem Werkstück behoben, so daß es auch bei sprunghaften RichtungsMnderungen nicht zu einem Hineinfahren des Werkzeugs in die zu bearbeitende Fläche kommt.Thing for discrepancies between the model and the The workpiece has been fixed so that even with sudden changes in direction the Tool comes into the area to be machined.

5 Die Fehlstellung des Fühlfingers kann unmittelbar durch Mittel im Fühler kompensiert werden, wie das im Anspruch 2 angegeben ist. Durch eine solche Maßnahme kann man erreichen, daß sich die Fühlfingerposition entgegen der Reibkraft, also in Fahrtrichtung gesehen,5 The misalignment of the antennae can be compensated directly by means in the antennae, such as the one in Claim 2 is indicated. Such a measure can be used to ensure that the position of the feeler finger against the frictional force, i.e. viewed in the direction of travel,

1o verschiebt, so daß das Aufmaß des Fühlfingers ebenfalls in Fahrtrichtung gesehen als Regelungsweg erhalten . bleibt.1o shifts, so that the measurement of the feeler finger is also obtained as a control path when viewed in the direction of travel . remain.

Sofern der Fühlfinger und das Werkzeug mechanisch getrennt verfahrbar sind, ist es möglich, den Fühlfinger durch die Reibkräfte zwar in eine Fehlstellung gelangen zu lassen, durch eine Regeleinrichtung jedoch die ■ Position von Fühlfinger und Fräser relativ so zu korrigieren, daß diese Fehlstellung des Fühlfingers kompensiert ist. Diese Art der Kopiersteuerung ist im Anspruch 3 gekennzeichnet. Sie hat den Vorteil, daß sie fast ausschließlich durch elektronische Bauteile zu verwirklichen ist. Es ist deshalb mit verhältnismäßig geringem Aufwand möglich, eine herkömmliche Kopiersteuerung in die Erfindungsgemäße umzuwandeln.If the feeler finger and the tool are mechanically separated are movable, it is possible to use the feeler finger get into a misalignment due to the frictional forces to allow, however, the position of the feeler finger and cutter relative to the ■ position through a control device correct that this misalignment of the fingertip has been compensated for. This type of copy control is in the Claim 3 characterized. It has the advantage that it is almost entirely made up of electronic components is to be realized. It is therefore possible to use a conventional one with relatively little effort To convert copy control into the inventive.

Die im Anspruch 2 angegebenen Mittel zum Verschieben der Fühlerachse können konstruktiv besonders einfach wie im Anspruch' ι* gekennzeichnet ausgebildet sein»The means specified in claim 2 for displacing the sensor axis can be designed in a particularly simple manner, as characterized in claim ' ι * »

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lilerkzeugmaschinenf abrik GmbH 63oo Gießenlilerkzeugmaschinenf abrik GmbH 63oo Giessen

Zur weiteren Verdeutlichung des Grundprinzips der Erfindung sei auf die Figur 3 der Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt, uiie auf elektronische Weise Korrekturwerte gewonnen werden, welche entweder direkt dem Synchronsystsni sinsr Kopiereinrichtung oder dem Fühler zugeführt werden. Ersteres ist oben rechts in der Figur 3 für die Y-Achse, letzteres unten rechts für die Z-Achse gezeigt.To further clarify the basic principle of the invention reference is made to FIG. 3 of the drawing. This shows uiie electronically Correction values are obtained, which either directly to the Synchronsystsni sinsr copier or to the Sensors are supplied. The former is at the top right in FIG. 3 for the Y-axis, the latter at the bottom right for the Z axis shown.

Die Figur 3 zeigt eine Kopierelektronik B, welGhe eine Regeleinrichtung 8a für die Y-Achse und eine Regeleinrichtung Bb für die Z-Achse hat. Aus der Kopierelektronik B kommen die Sollwerte der Bewegungsrichtung in Y und Z-Richtung, welche vom Fühler erzeugt werden. Den Regeleinrichtungen Ba, Bb ist jeweils eine zusätzliehe Regeleinrichtung 9, 1o nachgeschaltet, welche dazu dient, Korrekturwerte zur Kompensation der Fehlstellung des Kopierfingers zu erzeugen. Beide Regel-. einrichtungen haben jeweils ein Multiplizierglied 11, 12, in welchen die von der Kopierelektronik Ba, Bb er-Figure 3 shows a copy electronics B, welGhe one Control device 8a for the Y-axis and a control device Bb for the Z-axis. From copy electronics B comes the setpoints for the direction of movement in the Y and Z directions, which are generated by the sensor. The control devices Ba, Bb each have an additional one Control device 9, 1o connected downstream, which is used to provide correction values to compensate for the misalignment of the copier finger. Both rule-. facilities each have a multiplier 11, 12, in which the copier electronics Ba, Bb

Zo mittEltan Fahrtrichtungsanteile mit einem Uorgabewert multipliziert werden. Der Uorgabewert 13 entspricht dem Produkt aus Auslenkung mal dem Reibwert des Fühlfingers. Dadurch entstehen Werte, welche dem Reibmittenversatz des Fühlfingers entsprechen. Diese liierte werden entweder unmittelbar dem Synchronsystem 1k oder dem Fühler 15 zugeführt. Im oberen Zeichnungsteil ist ersteres dargestellt, wobei das Synchronsystem durch ein mit 14 gekennzeichnetes KMstchen dargestellt ist.Zo mittEltan travel direction components are multiplied by a default value. The default value 13 corresponds to the product of the deflection times the coefficient of friction of the feeler finger. This results in values that correspond to the friction center offset of the feeler finger. These links are either fed directly to the synchronizing system 1k or to the sensor 15. In the upper part of the drawing the former is shown, the synchronous system being represented by a KMstchen marked 14.

Wie die von den Multipliziergliedern 11, 12 erzeugten Signale einem Fühler zugeführt werden können, ist untenLike those generated by the multipliers 11, 12 Signals can be fed to a sensor is below

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rechts in Figur 3 für die Z-Achse dargestBllt.
Schematisch ist ein Fühler 15 mit dem Fühlfinger 1 gezeigt, der von einer Fühlfingerführung 16 geführt ist, die ihrerseits von elastischen Stangen 17, 18 gehalten ujird. Dadurch vermag sich der Fühlfinger 1 allseitig
parallel auszulenken. Die Zeichnung zeigt desweiteren
zujsi langhubige Federn 19, 2o, durch welche jeweils
über einen Seilzug 21 und eine Umlenkrolle 22 die Fühlfingerführung 16 in der Zeichnung gesehen nach linksshown on the right in Figure 3 for the Z-axis.
A feeler 15 with the feeler finger 1 is shown schematically, which is guided by a feeler finger guide 16 which in turn is held by elastic rods 17, 18. As a result, the feeler finger 1 can move on all sides
deflect parallel. The drawing also shows
zujsi long-stroke springs 19, 2o, through which each
Via a cable pull 21 and a pulley 22, the sensing finger guide 16 is seen to the left in the drawing

oder rechts gezogen werden kann. Insgesamt sind natürlich vier solcher Federn 19, 2o jeweils 9o^D zueinander angeordnet. Die Spannkraft dieser Federn kann mittels
eines Mikromotors 23 mit Getriebe 2k dadurch verändert werden, daß Seilzüge 21 mehr Dder weniger aufgewickelt werden. Ein Potentiometer 25 gibt die jeweilige Stellung des Mikromotors 23 und damit die Spannkraft der Federn 19, 2o an.or can be dragged to the right. In total, of course, four such springs 19, 2o are each 9o ^D arranged with respect to one another. The resilience of these springs can be achieved by means of
a micromotor 23 with gear 2k can be changed in that cables 21 more and less are wound up. A potentiometer 25 indicates the respective position of the micromotor 23 and thus the tensioning force of the springs 19, 2o.

Das von der Regeleinrichtung 1o kommende Signal wird
über einen Verstärker dem Mikromotor 23 zugeführt, der dann entsprechend die Federspannung der Federn 19, 2oThe signal coming from the control device 1o is
fed via an amplifier to the micromotor 23, which then adjusts the spring tension of the springs 19, 2o

einstellt, so daß die Stellung des Fühlfingers 1 um den Betrag der Reibung kompensiert wird.adjusts so that the position of the feeler 1 is compensated for by the amount of friction.

Um die durch Reibung verursachte Fehlstellung zu
kompensieren, können statt der Fühlfingerführung auch
die Halterungen der vier federnden Stangen automatisch verschoben werden. Denkbar ist es auch, den gesamten
FühlerbDck zu verstellen*To correct the misalignment caused by friction
compensate, can also be used instead of the feeler finger guide
the brackets of the four resilient rods move automatically. It is also conceivable for the whole
Sensor deck to be adjusted *

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lilerkzeugmaachinenfabrik GmbH 63oo Gießenlilerkzeugmaachinenfabrik GmbH 63oo Giessen

Zusammenfassungsummary

Bei einer Kopiersteuerung uerden Signale gewannen, bleiche für die durch Reibung zwischen Fühlfinger und Modell erzeugten Kräfte repräsentativ sind. Mittels dieser Signal kann der Fühlfinger (1) derart kompensiert uerden, daß er die durch Reibkräfte erzeugte Fehlstellung ausgleicht. Es ist auch möglich, die Signale einer Synchraneinrichtung (1*0 zuzuführen. In heiden ■ FSllsn erreicht man, daß der Fehler hinsichtlich der 1a KDpiergenauigkeit, welcher durch reibungsbedingte Fühlerauslenkungen verursacht wird, vermieden ist.In the case of a copy control, signals are obtained bleach for those caused by friction between the feeler finger and Forces generated by the model are representative. The feeler finger (1) can compensate for this by means of this signal uerden that it compensates for the misalignment caused by frictional forces. It is also possible to use the signals a synchro device (1 * 0. In heiden ■ FSllsn achieves that the error with regard to the 1a KDpiergenauigkeit, which is caused by friction-related sensor deflections, is avoided.

(Figur 3)(Figure 3)

Claims

• * ♦ Λ <»* <MM • ·. t »ft« file number G 81 11 412.4 Protection claims

1. Machine tool with a deflectable feeler finger for scanning a model and with a tool which is movable according to the path of the guide, characterized in that the axis of the feeler finger (1) relative to the tool (cutter 2) opposite to that when scanning occurring friction is designed to be displaceable and the machine tool has an adjusting device (9, 10) for correcting the misalignment of the feeler finger (1).

2. Machine tool according to claim 1, characterized in that an adjusting device for moving the feeler finger (1) is provided in the sensor (15).

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3. Machine tool according to claim 1 or one of the following,

\ i characterized in that the sensing finger holder (16) by four

f resilient rods (17, 18) held in a central position and with

four long-stroke springs acting in the radial direction (19, 20)

Ϊ is connected, the ends of which are each connected to the adjusting device

(23, 24, 25) are connected.