DE1777321A1 - Steuertaster fuer eine Werkzeugmaschinen-Kopiersteuerung - Google Patents

Steuertaster fuer eine Werkzeugmaschinen-Kopiersteuerung

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STARRFRAESMASCHINEN AG RORSCHACHERBERG
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Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. ULRICH KINKELIN 7032 Sindelfingen - Auf dem Goldberg- Weimarer Str. 32/34 - Telefon 07031/86501
17. Februar 1971 11 091
Firma Starrfräsmaschinen AG7 Rorschacherberg7 St. Gallen/Schweiz
STEUERTASTER FÜR EINE WERKZEUGMASCHINEN-KOPIERSTEUERUNG
Die Erfindung betrifft einen Steuertaster für eine Werkzeugmaschinen-Kopiersteuerung, mit einer mindestens in Achsialrichtung ansprechenden und hierdurch einen entsprechenden Vorschub bewirkenden Tasterspindel, deren Tasterspitze längs der Kontur einer Schablone fuhrbar ist.
Bei Steuertastern dieser Art liegt die Tasterspitze an der Kontur einer Schablone an. Eine M
Andrückvorrichtung übt auf die Tasterspindel eine Kraft aus, die die Tasterspitze sowohl gegen die Kontur drückt als sie auch in Vorschubrichtung drückt. Die Kraftkomponente in Vorschubrichtung muß natürlich größer sein als die Reibung zwischen der Tasterspitze und der Kontur, weil sonst der Steuertaster stehen bleiben würde.
Wenn nun ein Bereich der Kontur in X- bzw. Y-Richtung einen sehr spitzen Winkel bildet, so entsteht ein sogenannter schleifender Schnitt. Die Tasterspitze wird hier durch die Kontur von der Schablone weggebogen und zwar in der Praxis um Beträge, die bei 0,5 mm liegen,
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Dadurch arbeitet sich das Werkzeug um den gleichen Betrag zu tief in das Werkstück hinein. Je mehr die Tasterspitze längs des schleifenden Schnitts fährt, desto größer ist die Verbiegung. Mit der Verbiegung steigt auch die Reibung und erreicht dann einen Wert, bei dem die Reibung zwischen der Tasterspitze und der Kontur gleich der in der X- bzw. Y-gerichteten Kraftkomponente der Andrückvorrichtung ist. Der Steuertaster bleibt dann stehen.
Bei sehr feinen Tasterspitzen besteht sogar die Möglichkeit, daß sie sich bleibend deformieren oder gar abbrechen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die trotz schleifender Schnitte bei Abtastung in X-Z-Richtung oder Y-Z-Richtung die Tasterspitze nicht hängen bleibt und bei der ein fortlaufendes automatisches Kopieren trotz schleifender Spitze ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Tasterspindel ein Tastrohr aufweist, daß in dem Tastrohr eine Übertragungsstange axial beweglich geführt ist, daß die Übertragungsstange in Richtung auf die Tasterspitze durch eine Feder gedrängt wird, daß die Übertragungsstange mit der Steuervorrichtung für den Vorschub in axialer Richtung der TasterspindeL verbunden ist, und daß ein Gelenk vorgesehen ist, das einerseits sich an der Übertragungsstange und andererseits am Gehäuse des Steuertasters abstützt und eine Auslenkbewegung der Tasterspitze , die von einer größeren als der Kraft der Feder entsprechenden Kraft begleitet ist, in eine axiale, in das Tastrohr hinein gerichtete Bewegung der Über-
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tragungsstange transformiert.
Wenn also die Tasterspitze in einen schleifenden Schnitt hineinläuft, der sie wegzudrücken droht, so wird die Tasterspitze von dieser Situation befreit, indem sie der Steuertaster steigen läßt. Durch dieses Ansteigen wird das Abbiegen der Tasterspitze wieder reduziert und am Ende des Steigvorgangs ist die Abbiegung wieder gleich Null.
Vorteilhaft ist, wenn zwischen die Übertragungsstange und die Tasterspitze eine Kugel geschaltet ist, wenn die Tasterspitze einen Tasterträger aufweist, wenn eine am Tastrohr befestigte Überwurfmutter den Sitz der kippbaren Tasterspitze bildet und wenn zwischen dem Gehäuse und dem Tastrohr radial angeordnete Stützstifte vorgesehen sind, die eine Bewegung der Tasterspindel in axialer Richtung dieser Stifte wahlweise freigeben oder sperren. Trotzdem man mit den Stützstiften wahlweise entweder die X- oder die Y freigeben und die Y- bzw. X-Richtung blockieren kann, benötigt man nur ein einziges Verbindungselement zwischen der Tasterspitze und der Übertragungsstange, nämlich die Kugel. f
Förderlich ist, wenn das Tastrohr starr mit der Tasterspitze verbunden ist, wenn je Stützstift ein Winkelhebel vorgesehen ist, dessen einer Arm an der Übertragungsstange anliegt, dessen anderer Arm am inneren Ende des zugehörigen Stutzstiftes anliegt und dessen Drehpunkt an der Übertragungsstange vorgesehen ist. Bei dieser Lösung kann man - was einfacher ist - die Tasterspitze fest mit dem Tasterrohr verbinden und den Einfluß der Tasterspitzenauslenkung und damit der Tasterspindelauslenkung um die Hebel übersetzung verstärkt auf die
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Übertragungsstange wirken lassen.
in der Zeichnung sind Ausfuhrungsbeispiele des Erfindungsgegenstands schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Steuertaster für dreidimensionales Zeilenkopieren, Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie U-Il in Fig. 1,
ψ Fig. 3 den modifizierten Unterteil einer anderen Ausbildungsform eines Steuertasters
gem. Fig. 1,
Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 den Steuertaster gemäß Fig. 3 im Vertikalschnitt beim Anlaufen einer mit
der Vorschubrichtung einen spitzen Winkel bildenden Wand, Fig. 6 eine Ansicht nach der Linie Vl-Vl in Fig. 5,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 5.
Der Steuertaster gestattet das Abtasten bzw. das Umfahren einer Schablone in allen drei Ebenen des Raumes vorzunehmen. Ein Tastrohr 34 ist in seinem mittleren Bereich mit Hilfe einer Membran 35 allseitig auspendelbar und axial bewegbar im Gehäuse 2 gelagert. Das Gewicht der Tasterspindel 3 wird mittels Zugfedern 36 ausgeglichen, welche einerends an der Tasterspindel 3 und andernends jeweils an einem im Gehäuse 2 mittels S hrauben 37 ver- und feststellbaren Steg 38 angreifen.
Das untere Ende des Tastrohres 34 trägt einen Ring 39, in dem die inneren Enden zweier
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Paare in bezug auf einander im Kreuz angeordneter Stützstifte 40 gehaltert sind. Mit ihren äußeren Enden greifen die Stützstifte 40 über in Bohrungen eines am Gehäuse 2 befestigten Ringes 41 verschiebbar geführten Schiebestückes 42 an der inneren Wandung eines Stellringes 43 an, welcher den Ring 41 umgibt und an diesem drehbar gehaltert ist. An der inneren Wandung des Stellringes 43 sind paarweise diametral gegenüber angeordnete Ausnehmungen 44 vorhanden, die so angeordnet sind, daß durch Drehung des Stellringes die radiale Beweglichkeit der Stüfzstiftpaare einzeln oder gleichzeitig unterbunden wenden kann. Gemäß der Figur 2 ™
können die in Nord-Süd-Richtung liegenden Stützstifte 40 radial bewegt werden, während die beiden anderen Stützstifte 40 blockiert sind. Damit kann die Tasterspindel 3 in der Nord-Süd-Ebene auspendeln, nicht aber in der West-Ost-Ebene. Es versteht sich, daß die beschriebene Anordnung gestattet, das Auspendeln des Tasters auf die Ost-West-Ebene zu beschränken, in beiden Ebenen zu gestatten bzw, überhaupt zu unterbinden. Die entsprechenden Bewegungen der Tasterspindel 3 werden auf an sich bekannte Längs- bzw. Quersteuerschieber übertragen.
Am unteren Ende des Tastrohres 34 ist mit Hilfe einer Überwurfmutter 45 allseitig kippbar ein Tasterträger 46 gehaltert, in welchem eine Tasterspitze 3' befestigt ist. An dem in das Tastrohr eingreifenden oberen Ende der Tasterspitze 3' ist über eine Kugel 47 eine Übertragungsstange 48 abgestützt. Unter der Wirkung einer am oberen Ende der im Tastrohr 34 axial verschiebbaren Übertragungsstange 48 abgestützten Feder 49 wird die Tasterspitze 3', wenn seitlich unbelastet, mit der Übertragungsstange 48 gleichachsig eingestellt. Aus dieser Lage kann jedoch die Tasterspitze 3' auskippen, sobald der an ihr wirkende seitliche Druck der Schablone die Kraft der Feder 49 überwindet. Beim Auskippen der Tasterspitze 3'
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wird die Übertragungsstange 48 im Tastrohr 34 nach oben verschoben.
An seinem oberen Ende trägt die Übertragungsstange 48 zwei zu ihr und zueinander rechtwinklig stehende Vorsteuerbolzen 50 und 51, die jeweils durch einen vertikalen Tastschlitz des Tastrohres 34 durchgreifen. Bei dieser Anordnung wird zwar eine Verdrehung der Übertragungsstange 48 relativ zum Tastrohr 34, nicht aber die axiale Bewegung derselben unter-™ bunden. Ein weiterer Vorsteuerbolzen 52 erstreckt sich in der Verlängerung der Achse des
Tastrohres 34 nach oben. Die drei Vorsteuerbolzen 50, 51 und 52 sind dabei in bezug aufeinander wie die Achsen eines räumlichen, rechtwinkligen Koordinatensystems gerichtet.
Das Gehäuse 2 weist drei Einsteckmuffen 53, 54, 55 auf, welche jeweils mit einem Vorsteuerbolzen 50, 51, 52 koaxial sind. Bei den Arbeiten in den verschiedenen Ebenen ist ein Einsteckteil 56 des Vorsteueraggregates jeweils in eine dieser Einsteckmuffen ,gemäß der Zeichnung in die Muffe 54, eingesteckt. In diesem Einsteckteil 56 ist der Schwenkkopf 13" h drehbar gelagert, welcher in einer stirnseitigen Bohrung den Anschlagring 9 trägt. Der betreffende Vorsteuerbolzen, gemäß der Zeichnung der Vorsteuerbolzen 51, greift in den Anschlagring ein. Eine im Schwenkkopf 13" untergebrachte Feder 57 greift Über einen in einer Ausnehmung 58 des Schwenkkopfes 13" untergebrachten Kipphebel 59 mittels der j am Ende des Kipphebels 59.gelagerten Rolle 60 am Vorsteuerbolzen 51 an, um diesen gegen den Anschlagring zu drucken. Über einen Stössel 61 ist der Kipphebel 59 mit dem Vorsteuerschieber 21 verbunden, welcher seinerseits unter der Wirkung einer Feder 62 steht und im Einsteckteil 56 untergebracht ist. Durch die Verschiebung des Vorsteuerschiebers aus seiner
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neutralen Lage wird der Zufluß des von der Pumpe 17 geförderten Drucköles zum Ölmotor 15 gesteuert, um diesen abwechselnd in beiden Drehrichtungen anzutreiben, wobei ein Drehrichtungsumschalter 22 Verwendung findet. Der Ölmotor 15 ist derart im Gehäuse 2 gelagert, daß der an der Antriebswelle aufgekeilte, kegelige Ritzel 16' mit einer am Schwenkkopf 13" angeordneten Tellerverzahnung 14' kämmt.
Die Vertikalbewegungen der Übertragungsstange 48 werden über einen Kipphebel 63, welcher im Gehäuse 2 gelagert ist ,und durch einen Schlitz des Tastrohres 34 in eine Ausnehmung der Übertragungsstange 48 eingreift, auch auf einen Vertikalsteuerschieber 64 übertragen, der mittels des von einer Pumpe 65 geförderten Drucköles den in vertikaler Richtung wirkenden Vorschubzylinder 66 steuert.
Bei der in der Zeichnung dargestellten und mit I bezeichneten Einstecklage des Einsteckteiles 56, verbunden mit der in der Figur 2 dargestellten Einstellage des Stellringes 43 , kann das Tastrohr 34 in der Nord-Süd-Ebene/Jie Tasterspitze 3' dagegen bei etwas größerem "
Schablonenwiderstand in allen Richtungen auspendeln, B sei angenommen und mit der Markierung Q des Stellringes in der Figur 2 angedeutet, daß dabei Querzeilenkopieren eingestellt ist. Unter der Wirkung einer Vorsteuerkraft Pv und des Schablonenwiderstandes wird der Vorsteuerbolzen 51 gegen den Anschlagring 9 gedrückt, wobei die Tasterspitze 3' in der Richtung der Querzeile einer geraden Kontur der Schablone entlang fährt. Beim Erreichen einer hierzu winkligen Kontur wird die Tasterspitze 3' mit dem Tastrohr 34 verschwenkt, wobei die Drehung des Schwenkkopfes 13" eingeleitet wird, bis die umlaufende Vorschub-
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kraft Pv die der zweiten Kontur entsprechende Normal lage und damit der Vorsteuerschieber 21 seine neutrale Stellung erreicht.
In der Einstecklage Hl des Einsteckteiles 56 und bei der Einstellung des Stellringes 43 auf die Marke U (Umlauf) kann der Taster 3' mit dem Tastrohr 34 in allen Richtungen frei auspendeln. Das Modell kann also umfahren und dabei von allen Seiten abgetastet werden, Gleichzeitig mit dem Umlauf kopieren ist es möglich, die vertikalen Tasterspinde I bewegungen zum Kopieren in vertikaler Richtung auszunützen.
Bei dem Steuertaster gemäß der Figur 1 wird das Verkeilen der Tasterspitzen beim Zeilenkopieren an einer bezüglich der Vorschubrichtung schwach geneigten, nahezu vertikalen Wand verhindert, indem das Auslenken der Tasterspitze in seiner Lagerung im Tastrohr 34 den Vertikalvorschub einleitet. Die gleiche Wirkung kann jedoch bei verringertem Einfluß der Tasterlänge mit einer modifizierten Ausfuhrung ebenfalls erreicht werden, welche von W der zuletzt beschriebenen Variante gemäß den Figuren 3 und 4 im folgenden abweicht:
Die Tasterspitze 3' ist im unteren Ende des Tastrohres 34 starr befestigt. Die mit den beiden Vorsteuerbolzen 50 und 51 ausgerüstete Ubertragungsstange 48 stutzt sich unter der Wirkung der Feder 49 am einen Arm von vier in der Form eines Kreuzes angeordneten Winkelhebeln 67 ab, welche jeweils in einer Ausnehmung des Tastrohres 34 um einen Zapfen 68 kippbar gelagert sind. Am anderen Arm eines jeden Winkelhebels 67 greift das nach innen gekehrte Ende eines Stutzstiftes 40 an, die sich wiederum in radiale Bohrungen des Ringes 41 eistrecken und Über Schiebestücke 42 am Stellring 43 abgestutzt sind. Nach wie vor ist
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der Stellring 43 mit Ausnehmungen 44 versehen, wobei in den Stellungen des Stellringes 43 gemäß den Marken Vk, Q, L und U durch entsprechende Beschränkung oder Nichtbeschränkung der Beweglichkeit des Tasters in der vertikalen Richtung, nach der Querzeile, der Längszeile oder im Umlauf kopiert wird. Beim Anfahren an eine schräge Wand im Kopieren nach der Zeile wird, wie dies die Fig. 5 und 7 gut erkennen lassen, die seitliche Tasterauslenkung durch einen der Hebel 67 in eine Aufwärtsbewegung der Übertragungsstange 48
umgewandelt, die dabei den vertikalen Steuerschieber 64 und gleichzeitig auch die Vorbe
steuerung so einflusst, wie wenn die Tasterspitze 3' auf einen in die Zeile einragenden vertikalen Konturvorsprung gestoßen wäre. Darauf bewegt sich die Andrückrolle 60 des Vorsteueraggregates, die sich bisher oberhalb und hinter dem Vorsteuerbolzen 51 befunden hat, in die Lage nach der Figur 6, wobei das Vorsteueraggregat die durch den vertikalen Steuerschieber 64 bereits eingeleitete Tasterspindelaufwärtsbewegung unterstützt und beschleunigt. Sobald sich die Tasterspitze 3' über die Wand erhoben hat, wird die Übertragungsstange 48 durch die Feder 49 nach unten gedrückt, worauf die Andrückrolle 60 in ihre vorhergehend eingenommene bzw. dem abgefahrenen Schablonenprofil entsprechende Stellung zurückkehrt.
Im Zeilenverfahren können mit allen Varianten der Einrichtung beliebige Gesenkformen abgetastet werden, wobei die Vorsteuerung auch durch in der Zeilenschaltrichtung auftretende Hindernisse an der Tasterspitze 3' beeinflusst wird. Es ist daher ausgeschlossen, daß die Tasterspitze 3' beim Anfahren an der Schablone in der Zeilenschaltrichtung abgedrückt werden kann.
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Claims (3)

11091 17. Februar"!' Patentansprüche:
1. Steuertaster für eine Werkzeugmaschinen-Kopiersteuerung, mit einer mindestens
in Achsialrichtung ansprechenden und hierdurch einen entsprechenden Vorschub bewirkenden Tasterspindel, deren Tasterspitze längs der Kontur einer Schablone fuhrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasterspindel (3) ein Tastrohr (34) aufweist, daß in dem Tastrohr (34) eine Übertragungsstange (48) axial beweglich geführt ist, daß die Übertragungsstange (48) in Richtung auf die Tasterspitze (37) durch eine Feder (49) gedrängt wird, daß die Übertragungsstange (48) mit der Steuervorrichtung (I, II) für den Vorschub in axialer Richtung der Tasterspindel (3) verbunden ist und daß ein Gelenk (40,46,47,67) vorgesehen ist, das einerseits sich an der Übertragungsstange (48) und andererseits am Gehäuse (2) des Steuertasters abstutzt und eine Auslenkbewegung der Tasterspitze (37) , die von einer größeren als der Kraft der Feder (9) entsprechenden Kraft begleitet ist, in eine axiale, in das Tastrohr (34) hinein gerichtete Bewegung der Übertragungsstange (48) transformiert.
2. Steuertaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die
Übertragungsstange (48) und die Tasterspitze (3') eine Kugel (47) geschaltet ist, daß die Tasterspitze (3') einen Tasterträger (46) aufweist, daß eine am Tastrohr (34) befestigte Überwurfmutter (45) den Sitz der kippbaren Tasterspitze (3') bildet und daß zwischen dem Gehäuse (2) und dem Tastrohr (34) radial ange-
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ordnete Stützstifte (40) vorgesehen sind, die eine Bewegung der Tasterspindel (3) in axialer Richtung dieser Stifte wahlweise freigeben oder sperren,
3. Steuertaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tasterrohr (34)
starr mit der Tasterspitze (3') verbunden ist, daß je Stützstift ein Winkelhebel (67) vorgesehen ist, dessen einer Arm an der Übertragungsstange (48) anliegt, dessen anderer Arm am inneren Ende des zugehörigen Stützstift3S (40) anliegt und ™ dessen Drehpunkt an der Übertragungsstange (48) vorgesehen ist.
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