DE2911485C2

DE2911485C2 - Abtastkopf für elektrische Kopiersteuerungsvorrichtungen von Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2911485C2
Application number: DE2911485A
Authority: DE
Inventors: Etsuo Dipl.-Ing. Hachioji Tokyo Yamazaki
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1982-11-04
Also published as: JPS54125584A; FR2420404B1; DE2911485A1; FR2420404A1; US4447179A; GB2019576A; GB2019576B

Description

Die Erfindung betrifft einen Abtastkopf für elektrische Kopiersteuerungsvorrichtungen von Werkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine Kopiersteuervorrichtung wirkt in der Weise, daß mit Hilfe eines Abtastkopfes die Form eines Modells in Signale umgewandelt wird. Da es wünschenswert ist, daß der Abtaststift des Abtastkopfes, der mit dem Modell in Berührung steht, eine Spitzenausbildung entsprechend der Form der benutzten Werkzeugmaschine besitzt, ist ein Wechsel des Werkzeugs an der Maschine üblicherweise von einem Austausch des Abtaststifts durch einen neuen begleitet. Ein derartiger Abtaststiftwechsel verursacht eine Abweichung von der Null-Lage des Abtastkopfes und eine Verschiebung der Abtastspitze aus ihrer Bezugslage wegen des Gewichtsunterschiedes der beiden Abtaststifte. Daher ist ein Neuabgleich erforderlich.

Ein Abgleich eines Abtastkopfes wird beim Stand der Technik (vgl. JP-OS 52-71 781) beispielsweise so ausgeführt, wie in den Fig. IA bis IC schematisch dargestellt. Ein Abtaststift 1 ist über eine die Auslenkung übertragende mechanische Einrichtung 2 mit einem Kern 4 eines Differentialtransformators verbunden und die Übertragungseinrichtung 2 für die Auslenkung ist über eine Feder 3 an dem Tragteil 6 im Abtastkopf aufgehängt, um ein Gleichgewicht gegenüber der Schwerkraft sicherzustellen. In diesem Gleichgewichtszustand ist das Ausgangssignal V der Spule 5 des Differentialtransformators gleich null. Aus dem in F i g. 1A gezeigten Gleichgewichtszustand wird der Abtaststift 1, wenn dessen Gewicht um Δ W auf den Betrag W + Δ W anwächst, was beispielsweise beim Auswechsein des Stifts eintritt, um δ entsprechend dem Wert Δ Wverschoben, wie dies in F i g. 1B gezeigt ist, so daß das Ausgangssignal V der Spule 5 des Differentialtransformators eine Funktion V[O) wird entsprechend der Verschiebung um den Betrag <5.

In diesem in F i g. 1B dargestellten Zustand bewegt sich die Spitze des Abtaststiftes 1 aus ihrer Bezugslage um den Betrag <5, und die von der Verschiebung abhängige Spannung ändert sich entsprechend V(O). Wird die Kopiersteuerung ohne Rücksicht auf die verschobene Spitzenlage des Abtaststiftes ausgeführt, so erhält man einen großen Fehler. Daher ist ein Null-Abgleich erforderlich, bei dem das Tragteil 6 um den Betrag <5' verschoben wird, so daß die Spitze des Abtaststiftes 1 wieder die Bezugslage einnimmt, um die von der Verschiebung abhängige Spannung auf null zu reduzieren und dadurch den Gleichgewichtszustand zu erhalten.

Eine Miniaturisierung des Abtastkopfes bringt jedoch

s Begrenzungen des Raumes für die Feder 3 zum

Aufhängen der Einrichtung 2 für die Übertragung der Auslenkung bzw. Verschiebung mit sich und schafft

zusätzlich Schwierigkeiten bei der Einstellung der Lage der Feder 3. Es ist insbesondere bei einem Horizontal-

Abtastkopf schwierig^ die Feder zur Aufhängung der Einrichtung 2 für die Übertragung der Verschiebung so

einstellbar anzuordnen, daß ein Gleichgewicht mit der

Schwerkraft hergestellt werden kann.

Bei dem bekannten Abtastkopf mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs wird bei Auswechslung des Abtaststifts gegen einen schwereren Stift die Feder gespannt und der Kern in eine niedrigere Stellung gebracht, wobei die Kraft der Feder und das Gewicht des Abtaststifts im Gleichgewicht sind (JP-OS 52-71 781). Zur Ausführung des Null-Abgleichs wird eine Einstelleinrichtung gedreht, und der Abtaststift und der Kern werden über die Feder aufwärts bewegt

Des weiteren sind Einrichtungen für elektrische Kopierstßuervorrichtungen bekannt, bei denen im Falle des Austausche des Fühlers bzw. Taststifts durch Einstellen eines Potentiometers in Verbindung mit einem Anzeigeinstrument für die Fühlerauslenkung eine Kompensation von Fühler- bzw. Tasterstiftgewicht und damit ein Null-Abgleich in der vertikalen Achse ermöglicht werden (Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 1976, Heft 4, Seiten 217 bis 219, Zeitschrift »TZ f. prakt Metallbearbeitung«, 1976, Heft 3, Seiten 67 und 68). Bei diesen bekannten Einrichtungen erfolgt die Korrektur auf elektrischem Wege.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abtastkopf gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Gattung zu schaffen, bei dem nach Austausch des Abtaststifts ein Null-Abgleich auf rein mechanischem Wege unter Vermeidung der Nachteile des bekannten, gattungsbestimmenden Abtastkopfes auf einfache Weise durchgeführt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Abtastkopf der einleitend genannten Ausbildung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentan-Spruchs.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. IA bis IC schematische Darstellungen zur Erläuterung des vorstehend beschriebenen Abgleich-Vorgangs bei einem bekannten Abtastkopf,

Fig.2 eine Darstellung eines Abtastkopfes gemäß der Erfindung,

Fig.3A bis 3D schematische Darstellungen zur Erläuterung des Abgleichvorgangs bei einem Abtastkopf gemäß der Erfindung und

Fig.4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung.

In F i g. 2 ist mit 10 der Rahmen des Abtastkopfes, mit 11 der Abtaststift, mit 12 der Träger der Spule des ω Differentialtransformators, mit 13 die Feder, mit 14 der Kern des Differential transformator, mit 15 die Spule des Differentialtransformators, mit 16 die Lageeinstelleinrichtung, mit 16a die Skala, mit 17 die Einstellschraube, mit 18 und 19 Befestigungsmuttern und mit 20 das Werkzeugmaschinengestell bezeichnet.

Fig.3A zeigt den Zustand, in dem die Null-Einstellung hinsichtlich des Gewichtes Wdes Abtaststiftes 11 abgeschlossen ist.

Wenn das Gewicht des Abtaststifts 11 W+ AWaIs Folge eines Austausches des Abtaststiftes größer wird, so verschiebt sich die Spitze des Stiftes 11 um den Üetrag ό mit der Zunahme von AW, wie in Fig.3B gezeigt, und das Ausgangssignal der Spule 15 des Differentialtransformators wird zur Funktion \\δ), wie bereits in Verbindung mit Fig. IB beschrieben. Darauf wird unter Verwendung des Lageeinstellmechanismus IG, welcher in seinem Aufbau ähnlich einer Mikrometer-Einstelleinrichtung ist, der Träger 12 der Spu'.e 15 des Differentialtransformators um den Betrag δ verstellt, wie in F i g. 3C angedeutet, wodurch das Ausgangssignal V der Spule 15 des Differentialtransformators auf null reduziert wird. Dieser Abgleich wird zur Reduzierung des Ausgangssignals Vcter Spule 15 auf null ausgeführt, während das Spulenausgangssignal auf einer Anzeigeeinrichtung wiedergegeben wird, so daß der Abgleich einfach durchzuführen ist. Der Verschiebungsweg beim Abgleich entspricht der Verschiebung ö, die von der Skala 16a ablesbar ist Da der Wert der Verschiebung auf der Skala 16a verfügbar ist wird dann der Abtastkopf durch die Einstellschraube 17 angehoben, wobei die Muttern 18 und 19 und damit der Rahmen 10 (Fig.2) des Abtastkopfes um δ, wie in Fig.3D erkennbar, nach oben verschoben werden. Als Folge davon wird die Spitze des Abtaststifts 11 in ihre Ausgangs-Bezugslage gebracht wobei die Ausgangsspannung der Spule 15 des Differentialtransformators auf null bleibt Auf diese Weise wird der Null-Abgleich ausgeführt.

Wie vorstehend beschrieben, wird der Abgleich beim Wechsel des Abtaststiftes durch Einstellung des Nullpunktes beim Verschiebungsdetektor bzw. Differentialtransformator im Abtastkopf ausgeführt und ein Abgleich der Lageabweichung des Abtaststiftes durch Verschiebung der Abtastkopfanordnung vorgenommen.

Es ist nicht immer notwendig, eine Skala 16a auf dem Lageeinstellmechanismus 16 vorzusehen. In diesem Falle wird das Ausgangssignal V = \\ö) der Spule 15 des Differentialtiansformators im Zustand gemäß F i g. 3B als Verschiebung auf einer Anzeigeeinrichtung angegeben, und entsprechend der angezeigten Verschiebung wird der Differentialtransformator wie in Fig.3C eingestellt Darauf wird die Abtastkopfanordnung entsprechend der angezeigten Verschiebung verstellt (vgL F i g. 3D).

Der Abgleich des Differentialtransformators, wie in F i g. 3C gezeigt, kann ebenfalls fortgelassen werden. In diesem Falle wird die angezeigte Verschiebung im Zustand nach F i g. 3B abgelesen, wie dies im beschriebenen Falle erfolgte, und in Obersinstimsnung mit der angezeigten Verschiebung wird die Abtastkopfanordnung verschoben, um die Spitze des Abtaststifts 11 in die Bezugslage zu bringen. Das daraus resultierende Verschiebungssignal wird für die Addition oder Substraktion gespeichert, um die Verschiebung bei der Kopiersteuerung zu kompensieren.

Fi g. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht zur Erläuterung ein Ausführungsbeispiel des Übertragungsmechanismus des Abtastkopfes. Mit 21 ist der Abtaststift bezeichnet während 22 bis 27 Blattfedern bezeichnen. Trägerteile sind mit 28 bis 31 bezeichnet Die paarweise angeordneten, parallelen Blattfedern ermöglichen die Verschiebung des Abtaststiftes 21 in den X-, Y- und Z-Achsen-Richtungen.

Im Falle eines vertikalen Abtastkopfes ist der Träger 31 mit dem Rahmen des Abtastkopfes derart verbunden, daß der Abtaststift 21 vertikal aufgehängt ist. Wird der Abtaststift 21 in Z-Achsenrichtung verschoben, so wird der Träger 28 durch das Paar Blattfedern 22,23 parallel zum Tragglied 29 bewegt Da in diesem Falle die Blattfedern 22 und 23 der Feder 13 in Fig.2 entsprechen, läßt sich die Anordnung nach F i g. 4 auf die Abtastkopfanordnung nach F i g. 2 übertragen. Dies erfolgt durch Anbringen des Kerns des Differentialtransformators am Träger 28 und einer Spule am Differentialtransformatorträger (nicht dargestellt), ferner durch Anbringen dieses Trägers am Rahmen des Abtastkopfes mittels eines Lageeinstellmechanismus und Anbringen des Abtastkopfes am Werkzeugmaschinengeste!! in einstellbarer Weise.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Abtastkopf für elektrische Kopiersteuerungsvorrichtungen von Werkzeugmaschinen, der mit einem Rahmen, mit einem Abtaststift, mit einem mit dem Abtaststift gekoppelten Kern, mit einer mit dem Kern zusammenwirkenden elektrischen Spule und mit einer mit dem Abtaststift derart gekoppelten Feder versehen ist, daß sich der Kern und die Spule relativ zueinander bewegen können und das Gewicht des Abtaststifts abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (13) an einem Ende mit dem Rahmen (10) gekoppelt ist, daß die Spule (15) am Rahmen (10) in Schwerkraftrichtung verstellbar angeordnet ist und daß der Rahmen (10) am Werkzeugmaschinengestell (20) in Schwerkraftrichtung ein- und feststellbar ist