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Automatische Tasteinrichtung an einer Kopier-Werkzeugmaschine
Gegenstand der Erfindung ist eine automatische Tasteinrichtung an einer Kopier-Werkzeugmaschine, mit einem innerhalb eines Anschlagringes allseitig beweglichen Taster, welcher unter der Wirkung einer radialen Vorsteuerkraft gegen das Modell und gegen den Anschlagring gedrückt wird, wobei die Richtung der Vorsteuerkraft und damit die Vorschubrichtung durch ein sich in Abhängigkeit von der Berührungs- tangente zwischen dem Modell und dem Taster selbsttätig um die Ringachse einstellendes Vorsteuer- aggregat bestimmt wird, dessen einen Spalt zwischen Taster und Ring abgreifendes Vorsteuerorgan in einem um die Ringachse drehbar gelagerten Drehkopf gehalten ist.
Bei einer bekannten automatischen Tasteinrichtung der genannten Art bilden der Anschlagring und der Taster die zusammenwirkenden Kontakte eines das Vorsteueraggregat steuernden elektrischen Schalters. Bei dieser Anordnung pendelt das Vorsteueraggregat ständig um eine Mittellage, wobei die Richtung der Vorsteuerkraft fortwährend wechselt, das Vorsteueraggregat unnötig beansprucht wird und die Kontaktflächen mit Rücksicht auf das dauernde Schalten durch Abbrand bald beschädigt werden.
Zweck der Erfindung ist es, eine automatische Tasteinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe zweiund dreidimensionale Formen nachgebildet werden können, ohne gleichzeitig die erwähnten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Bei den oben erwähnten bekannten Tasteinrichtungen, mit einem innerhalb eines Anschlagringes allseitig beweglichen Taster wird die Vorsteuerkraft auf den Taster durch eine Feder übertragen, die den Taster gegen den Ring und gegen das Modell drückt. Die Stellung des Tasters innerhalb des Ringes wird in verschiedener Weise ermittelt, immer aber dienen die Einrichtungen, welche die Stellungsermittlung vornehmen, (d. h. die Vorsteuerorgane) nicht auch gleichzeitig zur Übertragung der Vorsteuerkraft auf den Taster.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Vorsteuerkraft auf den Taster durch das Vorsteuerorgan selbst zu übertragen. Demgemäss ist die erfindungsgemässe Tasteinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die die Vorsteuerkraft hervorrufende Feder an dem Vorsteuerorgan selbst anliegt, das Vorsteuerorgan als die Spaltbreite messender Schieber ausgebildet ist und selber zur Übertragung der Vorsteuerkraft auf den Taster dient.
Zur Anpassung einer solchen Ausbildung der Tasteinrichtung an verschiedene Bearbeitungsfälle ist es wesentlich, dass der Drehknopf mit dem Vorsteuerorgan umsteckbar ist, so dass die Drehung und damit die Vorsteuerung jeweils in einer Ebene des Raumes erfolgt, wobei der Drehknopf mit einem Zahnkranz ausgebildet ist, welcher in jeder Umstecklage mit einem Abtriebsritzel des Motors kämmt.
Bei. allen Varianten der hinsichtlich der Wirkungsweise nachstehend eingehend erläuterten Tasteinrichtung wird also das Vorsteuerorgan bei Richtungsänderung der abgetasteten Kontur nachgeführt und in die neutrale Lage gebracht. Dies bedeutet, dass das Vorsteueraggregat bei geradliniger Modellkontur in der Ruhelage verbleibt. Die Nachführung ist bei einem hydraulischen Vorsteueraggregat stufenlos.
Im Zeilenverfahren können mit allen Varianten der Einrichtung beliebige Gesenkformen abgetastet werden, wobei die Vorsteuerung auch durch in der Zeilenschaltrichtung auftretenden Hindernisse am
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Taster beeinflusst wird. Es ist daher ausgeschlossen, dass der Taster beim Anfahren am Modell in der Zei- lenschaltrichtung abgedrückt werden kann.
Im allgemeinen zeichnet sich die Einrichtung durch geringen Tastdruck aus, und der notwendige Zu- schlag für den Tasterdurchmesser ist ebenfalls minimal.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Es zeigen Fig. l einen Tastkopf gemäss einer ersten Ausführung im Vertikalschnitt, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II der Fig. l, Fig. 3 den Anschlagring mit dem Taster im Querschnitt, die Fig. 4-6 bzw. 7-9 das Abtasten in entgegengesetzten Vorschubrichtungen, bei bezüglich der Vorschubrichtung parallelen, vorspringenden bzw. zurückweichenden Konturen des Modells, Fig. 10 ein weiteres Aus- führungsbe-ispiel für dreidimensionales Zeilenkopieren, Fig. 11 einen Schnitt gemäss der Linie xni-xni der Fig. 10, Fig. 12 einen Schnitt gemäss der Linie XIV-XIV der Fig. 10, Fig. 13 den abgeänderten Unter- teil einer Ausführung der Tasteinrichtung, gemäss Fig. 10, Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie XVI -XVI der Fig. 13, die Fig.
15-17 verschiedene Tasterstellungen beim Kopieren von dreidimensionalen Formen mit der Tasteinrichtung gemäss Fig. 10 bzw. 13, Fig. 18 die Tasteinrichtung gemäss Fig. 13 im Vertikal- schnitt beim Anlaufen einer mit der Vorschubrichtung einen spitzen Winkel bildenden Wand, Fig. 19 eine
Ansicht in Richtung des Pfeiles XXI in Fig. 18 und Fig. 20 einen Schnitt nach der Linie XXII-XXn der
Fig. 18.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. l und 2 steht ein mittels eines Kugelgelenkes l in einem Gehäuse 2 pendelnd aufgehängter Taster 3 mit den im Gehäuse 2 untergebrachten Steuer- schiebern 4'und 4"in Wirkungsverbindung, welche ihrerseits die Vorschubzylinder 5 und 6 für
Längsvorschub und Quervorschub steuern. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Steuerschieber
4'und 4" die Strömung der von einer Pumpe 7 aus einem Reservoir 8 geförderten Druckflüssigkeit zu den zugeordneten Vorschubzylindern unterbinden, wenn der Taster 3 bezüglich eines den unteren
Abschnitt desselben umgebenden Anschlagringes 9 eine zentrale Stellung einnimmt. Sinngemäss wird beim Auslenken des. Tasters ein der Auslenkrichtung entsprechender Vorschub bewerkstelligt.
Der Anschlagring 9 ist in eine Bohrung 12 eines den Taster 3 umschliessenden und im unte- ren Teil des Gehäuses 2 drehbar gelagerten Drehkopfes 13 eingesetzt. Der Drehkopf 13 ist an seiner oberen Stirnseite mit einem Zahnrad 14 ausgerüstet, das mit einem an der Welle eines Druckmotors 15 aufgekeilten Ritzel 16 kämmt. Das von einer Vorsteuerpumpe 17 aus einem Behälter
18 geforderteDruckölwirddemDruck-Ölmotor 15 überRingnuten 19 bzw. Kanäle 20 des Dreh- kopfes 13 nach Massgabe eines in diesem untergebrachten Vorsteuerschiebers 21 zugeführt. Im Strömungsweg des Drucköles zum Motor 15 ist ein als Drehrichtungsumschalter 22 dienender Vier- wégehahn angeordnet.
Unter der Wirkung einer Feder 23 wird der Vorsteuerschieber 21 gegen den Taster 3 und dieser-wie besonders aus den Fig. 3-9 ersichtlich ist-gegen das Modell 11 bzw. den Anschlagring 9 angedrückt. Der Vorsteuerschieber 21 besitzt eine neutrale Stellung, in welcher der Druckölzufluss zum Motor 15 gesperrt ist. Aus dieser Stellung kann der Vorsteuerschieber - durch die Tasterbewegung - nach beiden Seiten bewegt werden, wobei der Motor in der einen oder andern Richtung angetrieben wird. Mittels eines Riegelhebels 24 und einer Stellschraube 25 kann der Vorsteuerschieber vom Taster 3 gegen die Wirkung der Feder 23 dauernd abgehoben werden, um den Taster von Hand leicht bewegen zu können.
Im übrigen aber wird der Taster 3 unter der Wirkung der von. der Feder 23 ausgeübten Vorsteuerkraft gegen das Modell 11 und gleichzeitig gegen den Anschlagring 9 angedrückt, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass der in der Richtung der Vorsteuerkraft Pv bewegliche Vorsteuerschieber 21 sich in der neutralen Stellung befindet, wenn der von der Vorsteuerkraft Pv mit der Berührungstangente zwischen dem Modell und dem Taster eingeschlossene Winkel einen vorbestimmten Wert a beträgt, wobei-wie mit dem Pfeil V angedeutet, - ein zu der Berührungstangente paralleler Vorschub eingesteuert wird. Zwischen dem Taster 3 und dem Anschlagring 9 wird dabei ein etwa kommaförmiger Spalt 26 gebildet, welcher in der Richtung der Vorsteuerkraft Pv gemessen die Breite a aufweist.
Es versteht sich, dass mit dem Vorsteuerorgan eigentlich die in der Richtung der Vorsteuerkraft gemessene Breite des Spaltes 26 abgetastet wird,'"'0- bei das Vorsteuerorgan sich in der neutralen Stellung befindet, wenn die Breite gerade den Betrag a aufweist. Eine solche Stellung des Vorsteuerschiebers ist in Fig. 4 dargestellt, gemäss welcher der gegen Anschlagring 9 und gegen das Modell 11 gedrückte Taster 3 an der in diesem Falle mit der Berührungstangente zusammenfallenden Kontur des Modells in der Richtung V entlanggleitet.
Beim Auftreffen auf einen bezüglich der Vorschubrichtung vorspringenden Konturabschnitt, wie beispielsweise in Fig. 5 bei 11'angedeutet, wird der Taster 3 vom Anschlagring 9 zurückverdrängt,
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wobei die in die Richtung der Vorsteuerkraft Pv fallende Komponente der Tasterbewegung eine Ver- schiebung des Vorsteuerschiebers 21 aus der neutralen Stellung gegen die Kraft der Feder 23 be- wirkt.
Im Sinne des Pfeiles Pl wird dabei die Strömung des Drucköls von der Vorsteuerpumpe 17 zum Motor 15 freigegeben, welcher seinerseits einedrehung desdrehkopfes 13 im Umlaufsinne Ul bewirkt. Entsprechend derMitdrehung desVorsteuerorgans 21 läuft dabei die Vorsteuerkraft im gleichen
Sinne um, bis der nunmehr auf die Kontur 11'bezogene Vorsteuerwinkel a erreicht wird. Bezüg- lich dieser Kontur und des Anschlagringes 9 nimmt dann der Taster 3 bzw. das Vorsteuerorgan 21 die in Fig. 4 dargestellte Lage erneut ein, wobei die in der Richtung der Vorsteuerkraft gemessene Breite des Spaltes 26 wieder auf a angewachsen ist und das Vorsteuerorgan 21 dementsprechend die weitere Speisung des Druck-Ölmotors 15 unterbindet.
Umgekehrt gibt das Vorsteuerorgan gemäss Fig. 6 den Durchfluss des Drucköls im Sinne des
Pfeiles P2 frei, wenn der Taster 3 ausgehend aus der Situation gemäss Fig. 4 einer zurückweichen- den Kontur 11"folgen muss. Die Steuerbewegung des Vorsteuerorgans ist auch in diesem Falle von der in die Richtung der Vorsteuerkraft fallenden Komponente der Tasterbewegung abhängig, doch erfolgt sie nicht gegen sondern unter der Wirkung der Feder 23, da die entsprechend gemessene Breite des Spal- tes 26 über den Betrag a angewachsen ist.
Die Drehung des Drehkopfes 13 erfolgt nun im ent- gegengesetzten Sinne, d. h. in der Umlaufrichtung U2, bis das mitdrehende Vorsteuerorgan 21 und damit die Vorsteuerkraft die vorgesehene Winkelstellung zu der Berührungstangente, im vorliegenden Falle letzten Endes zu der Kontur 11"einnimmt.
Das vorstehend Gesagte ist sinngemäss auf die Fig. 7-9 anwendbar, mit dem Unterschied, dass die Druckölströmung in Richtung des Pfeiles Pl eine Drehung des Drehkopfes 13 im Umlaufsinne U2 und die Strömung im Sinne des Pfeiles P2 eine Drehung im Umlaufsinne U1 bewirkt. Um diese zu erreichen, muss lediglich der Drehrichtungsumschalter 22 umgestellt werden. In beiden Fällen wird, nachdem der Taster von Hand an das Modell angestellt wurde, die Kontur des Modells wenn nötig rundum, abgetastet und dabei nachgebildet, wobei die Vorsteuerkraft durch Drehung des Drehkopfes 13 automatisch nachgestellt wird und stets unter dem hiefür vorgesehenen Winkel ci wirksam ist. Dadurch wieder wird die Vorschubrichtung entsprechend der abgetasteten Kontur eingestellt und ein konstanter Vorschub bewerkstelligt.
Der Drehrichtungsumschalter 22 in dessen beiden Schaltstellungen die Umfahrung des Modells in jeweils entgegengesetztem Sinne eingesteuert wird, besitzt eine Mittelstellung, in welcher Ein-und Ausgang des Druck-Ölmotors 15 kurzgeschlossen sowie ein jeglicher Druckölzufluss zum Motor 15 und damit die Steuerung desselben durch das Vorsteuerorgan unterbunden wird. Mit Hilfe eines am Drehteil 13 angebrachten Handhebels 27 kann nun die Richtung der Vorsteuerkraft durch Drehung des Drehkopfes 13 von Hand eingestellt werden, wobei das Modell in beiden Richtungen, unter Handsteuerung rundum abgetastet werden kann. Im übrigen kann der Taster 3 von Hand, mit geringfügiger Kraft beliebig geführt werden, wenn das Vorsteuerorgan 21 mit Hilfe des Riegelhebels 24 und der Einstellschraube 25 gegen die Wirkung der Feder 23 verschoben und dabei in eine unwirksame Lage gebracht wird.
Die Ausführungsform der Tasteinrichtung gemäss den Fig. 10-12 gestattet das Abtasten bzw. das Umfahren eines Modells in allen drei Ebenen des Raumes vorzunehmen. Abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungen ist hier eine Tastereinheit mit einem Tastrohr 34 vorhanden, welches in seinem mittleren Bereich, mit Hilfe einer Membran 35 allseitig auspendelbar und axial bewegbar im Gehäuse 2 gelagert ist. Das Gewicht der Tastereinheit wird mittels Zugfedern 36 ausgeglichen, welche an einem Ende am Taster und am andern Ende jeweils an einem im Gehäuse 2 mittels Schrauben 37 ver- und feststellbaren Steg 38 angreifen.
Das untere Ende des Tastrohres 34 triofgt einen Ring 39, in dem die inneren Enden zweier Paare von in bezug auf einander im Kreuz angeordneten Stützstiften 40 gehaltert sind. Mit ihren äusseren Enden greifen die Stützstifte über die in Bohrungen eines am Gehäuse 2 befestigten Ringes 41 ver- schiebbar 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 Stützstiftpaare einzeln oder gleichzeitig unterbunden werden kann.
Gemäss Fig. 11 können die oben und unten ersichtlichen Stützstifte radial bewegt werden, wogegen die beiden andern, in Fig. 11 rechts und links ersichtlichen. Stützstifte blockiert sind.
Damit kann der Taster 3 in der durch die erstgenannten Stützstifte gegebenen Ebene auspendeln, nicht aber in der Querebene. Es versteht sich, dass die beschriebene Anordnung es gestattet, das Auspendeln des
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In der Einstecklage III des Einsteckteiles 56 und bei der Einstellung des Stellringes 43 auf die Marke U (Umlauf) kann der Taster 3'mit dem Tastrohr in allen Richtungen freiauspendeln, wie dies bei der Ausführung gemäss der Fig. l der Fall ist. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Bewegung des Tasters 3'bzw. diejenige desVorsteuerzapfens 52 einander entgegengesetzt sind.
Im übrigen entspricht aber die Arbeitsweise dieser Einrichtung mit dem Einsteckteil in der Lage in der- jenigen der Variante gemäss Fig. 1. Das Modell kann also umfahren und dabei von allen Seiten abgetastet werden. Gleichzeitig mit dem Umlaufkopieren ist es möglich, die vertikalen Tasterbewegungen zum
Kopieren in vertikaler Richtung auszunutzen.
Bei der Einrichtung gemäss Fig. 10 wird das Verkeilen des Tasters beim Zeilenkopieren (Einsteck- lage I oder 11) an einer bezüglich der Vorschubrichtung schwach geneigten nahezu vertikalen Wand ver- hindert, indem das Auslenken des Tasters in seiner Lagerung im Tastrohr den Vertikalvoischub einleitet.
Die gleiche Wirkung kann jedoch bei verringertem Einfluss der Tasterlänge mit einer abgeänderten Aus- führung ebenfalls erreicht werden, welche von der zuletzt beschriebenen Variante gemäss den Fig. 13 und
14 im folgenden abweicht :
Der Taster 3' (s. Fig. 13) ist im unteren Ende des Tastrohres 34 starr befestigt. Die mit den beiden Vorsteuerbolzen 50 und 51 ausgerüstete Übertragungsstange 48 stützt sich unter der Wirkung der Feder 49 am einen Arm von vier in der Form eines Kreuzes angeordneten Winkelhebel 67 ab, welche jeweils in einer Ausnehmung des Tastrohres 34 um einen Zapfen 68 schwenkbar gelagert sind. Am andern Arm eines jeden Winkelhebels 67 greift das nach innen gekehrte Ende eines Stützstiftes 40 an, welche Stifte sich wieder in radiale Bohrungen des Ringes 41 erstrecken und über Schiebestück 42 am Stellring 43 abgestützt sind.
Nach wie vor ist der Stellring 43 mit Ausnehmungen 44 versehen, wobei in den Stellungen des Ringes 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. 18-20 erkennen lassen, die seitliche Tasterauslenkung durch einen der Hebel 67 in eine Auwärtfbewegung der Übertragungsstange 48 umgewandelt, die dabei den vertikalen Steuerschieber 64 (Fig. 10) und gleichzeitig auch die Vorsteuerung so beeinflusst, wie wenn der Taster auf einen in die Zeile hineinragenden vertikalen Konturvorsprung gestossen wäre. Darauf bewegt sich die Andrückrolle 60 des Vorsteueraggregates, die sich bis dahin etwa in der Lage gemäss Fig. 15 befunden hat, in die Lage nach Fig. 19, wobei das Vorsteueraggregat die durch den vertikalen Steuerschieber 64 bereits eingeleitete Tasteraufwärtsbewegung un- terstützt und beschleunigt.
Sobald sich aer Taster über die Wand erhoben hat, wird die Übertragungsstange 48 durch die Feder 49 nach unten gedrückt, worauf die Andrückrolle 60 in ihre vorher eingenommene bzw. dem abgefahrenen Modellprofil entsprechende Stellung zurückkehrt.
An Stelle eines Vorsteuerorgans können deren mehrere verwendet werden, die in bezug aufeinander beispielsweise um 900 versetzt sind und mit dem Antriebmotor des Vorsteueraggregates abwechslungsweise verbunden werden, wobei die Umlaufrichtung der Tasteinrichtung umgesteuert wird.
Der Umsteuerschalter kann übrigens so ausgebildet sein, dass dem Motor nach dem Abschalten der bisherigen Speiseleitungsverbindung und vor dem Anschalten der dem neuen Drehsinn entsprechenden Leitungsverbindung ein. Antriebsimpuls in Richtung der neuen Ruhelage erteilt wird, damit der Drehkopf mit dem Vorsteuerorgan die Ruhelage bzw. neutrale Lage verlässt und die Vorsteuerung in Gang gesetzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Automatische Tasteinrichtung an einer Kopier-Werkzeugmaschine, mit einem innerhalb eines Anschlagringes allseitig beweglichen Taster, welcher unter der Wirkung einer radialen Vorsteuerkraft gegen das Modell und gegen den Anschlag gedrückt wird, wobei die Richtung der Vorsteuerkraft und damit dieVorschubrichtung durch ein sich in Abhängigkeit von derBerührungstangente zwischen dem Modell und dem Taster selbsttätig um die Ringachse einstellendes Vorsteueraggregat bestimmt wird, dessen einen Spalt zwischen Taster und Ring abgreifendes Vorsteuerorgan in einem um die Ringachse drehbar gelagerten Drehkopf gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Vorsteuerkraft hervorrufende Feder an dem Vorsteuerorgan selbst anliegt,
das Vorsteuerorgan i Is die Spaltbreite messender Schieber ausgebildet ist und selber zur Übertragung der Vorsteue. : kraft auf den Taster dient.