DE1463463A1 - Registrier- oder Aufnahmegeraet fuer Verschiebungen oder Verlagerungen - Google Patents

Description

• Registrier- oder Aufnahmegerät für Verschiebungen oder Verlagerungen Die Erfindung bezieht sich auf Aufnahmegeräte für Verschiebungen oder Verlagerungen, mit denen Bewegungen oder Wegstrecken angezeigt werden können, und betrifft insbesondere ein Gerät, das dazu bestimmt ist, eine kontinuierliche Aufzeichnung oder .Anzeige von Bewegungen oder Wegatreokeng die ein Bestandteil, wie beispielsweise ein Werkzeug-oder Werkstüokträger einer Werkzeugmaschine digital wiederzugeben oder auf diese Weise den Fortschritt eines Bearbeitungsvorganges auf einem Werkstück oder einer Werkatüokoberfläohk darzustellen.
• Die gegenwärtigfur diese Zwecke zur Verfügung stehenden Geräte sind sowohl kompliziert als, auch teuer und erfordern Urfangreiche Abänderungen an der Werkzeugmasohine selbst, um die Aufzeichnungs- oder Anzeigegeräte daran aasupassen.
• Ziel der Erfindung ist es, ein vergleichsweise einfaches Gerät zu schaffen, das als geschlossene Einheit einer Masohine Zuge-ordnet werden kann, ohne daß an dieser selbst irgendwelche Änderungen erforderlich wären. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein auf die zu beobachtende Bewegung oder Verschiebun6 ansprechender Fühler so angeordnet, daß er längs einer zur Achse einer rotierenden Sehraube parallelen Linie beweglich ist, wobei eine nicht drehbare, mit der Schraube in Lingriff stehende Mutter in .Arbeitsverbindung mit die Drehung der Schraube steuernden elektrischen Schalteinrichtungen steht, so daß sich die Mutter entweder in der einen oder der anderen Richtung entsprechend der Drehrichtung der Schraube bewegt. In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt ein mit dem Fühler verbundener Anschlag oder ein Profil mit einem an der Mutter anLebrachten Schalterbetätigungsglied zusammen, so daß, wenn die Mutter bezüglich des Anschlages oder Profils eine kritische Lage einnimmt, das Schalterbetätigungsglled so bewegt wird, daß die Drehung der Schraube beendet wird. Daraus ergibt eich, daß die Yutter dazu gebracht wird, diese kritische Lage zu suchen und sich darin einzustellen. Wird der Fühler bewegt, so wird veranlaßt, daß sich die Nutter sofort wieder in Bewegung setzt und diese neue Lage sucht. Über Kupplungseinrichtungen, die entweder mechanischer oder elektronischer Natur sein können, werden diese Bewegungen der Butter auf einen digitalen Zähler übertragen. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Zähler, auf Null gestellt werden kann, wenn sich die Mutter in irgendeiner Lage in Ruhe befindet. Sobald der Fühler tbrstellt wird, wird die daraus folgende Bewegung der Mutter auf dem Zähler genau wiedergegeben. Es soll darauf hingewiesen werden, daß es zur Sicherstellung einer et"ten Ablesung wichtig ist, jegliches Spiel oder den gesamten , toten Gang zu beeeitigen, der vom Antrieb des Mutterantriebmechanismus oder der Mutter selbst herrührt, oder falle ein mechanisch angetriebenes Anzeigegerät vorliegt, im Zahnradvorgelege oder Antrieb vom Gerät zur digitalen Anzeige enthalten ist, welcher Antrieb in Form eines biegsamen Kabels ausgebildet sein kann. Aus diesem Grund wird veranlaßt, daß die Mutter immer so zur Ruhe kommt, daß sie sich der huhelage immer am Schluß von einer Seite und mit geringer Geschwindigkeit nähert. 1 Auf diese Weise hat das Spiel immer einen konstanten Vert und tritt in der gleichen Richtung auf, wodurch die Genauigkeit der digitalen Anzeige nicht beeinflusst wird.
• Eine konstruktive Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Folgenden beispielsweise beschrieben.
• In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1, eine perspektivische Ansicht eines digitalen Verschiebungs-Aufnahmegerätes; Fig. 2 eine zweckmäßige Anordnung der Schalthebel und Kontakteinrichtungen, die im Folgenden beschrieben werden; Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild in einer typischen Ausgestaltung, wie sie zur Erreichung der gewünschten Arbeitsbewegungen erforderlich ist;.
• Fig. 4 eine Seitenansicht eines vergrößerten Einzelteils; Fig. 5 eine Draufsicht auf das gleiche Einzelteil; Fig. 6 eine Ansicht auf die linke Seite der Fig. 4; Fig. 7 eine Ansicht auf die rechte Seite der Fig. 4 und Fig. 8 eine Draufsicht (umgekehrt) auf das gleiche Einzelteil. Wie aus den Fig. 1, 2, 4, 5, 6, 7 und 8 ersichtlich ist, trägt ein Hahnen 10 eine Führung oder Bahn 11 sowie eine drehbare Präzisionsschraube 12, wobei beide Seite an Seite und parallel zueinander angeordnet sind. Ein in Form eines Kolbens 13 ausgebildeter Fühler kann längs der Führung eine Gleitbewegung ausfuhren und ist so vorbelastet, daß er normalerweise in die Stellung seiner vollen Längenausdehnung strebt. Dieser FühleiAeist ein äußeres Fühl- oder Tastende 13a auf, das genau und sofort jeder Verschiebung oder Versetzung der zu überwachenden Fläche folgt, wobei das andere Ende des Kolbens eine Kante eines Profils oder Anschlages 13b bildet, das mit einem Schalthebel, bestehend aus zwei Armen 14a, 14b zum Eingriff kommen und diesen älenken kann. Dieser Hebel steuert einen Kontaktarm 14o, der in einem Spalt zwischen zwei festen Kontakten X und Y angeordnet ist, die (entweder direkt oder über elektronische oder elektromechanische Einrichtungen) einen Elektromotor 30 steuern, der die Drehung der Sohraube 12 hervorruft. Der Arm 14a des Schalthebeln kann durch das profilierte Ende 13b des Kolbens um 45o oder mehr abgelenkt werden, wobei jedoch für die Änderung der Lage den Armes 14b nur die Bewegung ausgenützt wird, die in den ersten wenigen Graden von der Ruhelage aus erfolgt. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, wird der Arm 14a durch die Wirkung der Torsionafeder (Spann feder)15 am Arm 14b gehalten. Die beiden Arme werden durch eine zweite Torsion$feder (Zugfeder) 17 gegen den Kontakt X gedrückt und vom Kontakt Y weggezogen, Wenn das Fühlerprofil vom Schalt- hebel frei ist, wird über den Kontakt % ei*blektrisoher Strom-kreis geschlossen und die Schraube 12 gedreht, wodurch die damit in Verbindung stehende Mutter 20 in Richtung auf das Profil hin antreibt. Die Mutter 20 ist an einem Schlitten 21 befestigt und selbst in geeigneter Weise auf der Schraube angebracht. Wenn das Fühlerprofil den Schalthebel ablenkt, wird über den Kontakt Y der Stromkreis geschlossen und dis Schraube in entgegengesetzter Richtung gedreht, so daß sich die Mutter jetzt ebenfalls in entgegengesetzter Richtung bewegt. Die Mutter sucht daher immer die kritische Inge aufsusuohen, in der nie weder frei liegt, noch im vollen Eingriff mit den Fuerprofil steht. In dieser kritischen Lage wird die Drehung der Schraube angehalten und die Mutter kommt zur Ruhe. Der Träger 21 ist auf zwei Führungsstangen 22, 23 gleitend befestigt, welche als elektrische Zufuhrungen zu den Kontakten X bsw. Y dienen. Diese Stangen verhindern auch eine Drehung von Mutter und Schlitten. um die An ricbschraube 12. Der Schlitten trägt zusätzlich zur Mutter 20 noch zwei Hilfemuttern 25, 26e die beidseitig der Mutter 20 angeordnet sind.
• Die Muttern 25, 26. sind federbelastet oder werden in. anderer Weise in die Gewindegänge der Schraube 12 gedrückt, so da® demzufolge das Gewinde zwischen die feste Mutter 20 und die beiden Federmuttern 25, 26 eingespannt wird. Auf diese Weise werden die Gewindegänge der letzteren in den Gewindegang der Schraube selbst gedrückt, welcher vorzugsweise V-Forn aufweisen, wodurch eine Kompensation von Abnütsuzgeersoheinungen und eine Beseitigung von totem Gang erreicht wird. Der Rotor 30 treibt die Schraube 12 über ein Redusiergetriebe an, das aus eines Zahnrad 31 und einen-Ritsel 31a besteht. Das Zahnrad 31 besteht aus zwei konsentrisohen Teilen, die an umfang durch Federn 32 verspannt sind, wodurch das Zahnrad und das Ritsel über die unter Draok-etehenden Federn ineinander eingreifen, wodureh jeglicher toter Gang be- seitigt wird, welcher andernfalls zwischen den Zähnen des Zahnrades 31 und denen des Ritzels 31a bestehen könnte. Um das Spiel zu beseitigen, das durch eine Verschiebebewegung in Richtung der Enden der Schraube 12 selbst hervorgerufen werden könnte, weist das getriebeseitige Ende dieser Öchraube eine feststehende Druckkugel auf, während sich am anderen Lnde eine Druckkugelanordnung 34 befindet, die zusammen mit einer Belastungsfeder die Schraube 12 in Richtung auf die feststehende Kugel drückt. Das gesamte andere später im Getriebe auftretende Spiel braucht nicht beseitigt zu werden, da es bei allen Ablesungen eine Konstante bildet und daher keinen Fehler hervorruft. Im Betrieb ist#erwünscht, daß sich die Mutter 20 so schnell als möglich bewegt, um eine neue Lage einzunehmen. Demzufolge besteht die Neigung, daß sie über/diese Lage hinausschießt und daß eine Sehwingung eintritt, wenn der Spalt nicht ungebührlich br it ausgeführt wird. Ist letzteres der Fall, so kann die Ruhelage irgendwo innerhalb des Spaltes eintreten, wodurch sich in. der Ablesung ein leichter Fehler ergibt. Um dies zu vermeiden, erfolgt die endgültige Annäherung langsam und immer von einer Seite, wodurch ein Überschwingen verhindert wird und es möglich ist, den Schlitten 21 unabhängig von der Größe des Spaltes augenblicklich dann anzuhalten, wenn der Schalthebel außer Kontakt mit der Seite kommt, die die Bewegung des Schlittens hervorruft. Auf diese 'Reise ist es möglich, die Spaltgröße auf einen Kleinatwert zu bringen. Um die langsame endgültige Annäherung von einer Seite hervorzubringen, ist ein Stromkreis vorgeßehen, der ein System von Relais enthält, welche von thermoionisehen Röhren (Gl'i@kathodenröhren) oder Transistoren ausgelöst oder acregt werden. Die Betätigung des Relais, das den Biotor 30 in einer Richtung laufen läg be- wirkt auch die Erregung eines Verzögerungekreises, der nur dann zur Wirkung kommt, wenn das Relais für die entgegengesetzte Drehrichtung erregt oder ausgelöst wurde. Gesteuert durch den Verzögerungskreis werden Einrichtungen betätigt, welche bewirken, daß der Motor in dieser zweiten Richtung während der vorbestimmten Verzögerurgszeit langsam läuft. Diese Zeit beginnt mit dem Überwechsel von der anderen zur letzteren Richtung. Die Fig. 3 zeigt den Antriebsmotor 30 mit den ihm zugeordneten Kontakten X und Y sowie den verbindenden Stromkreis. Wenn der Schalthebel 14a, 14b den Kontakt X berührt, wird das Relais R2 erregt, wodurch eine Netzspannung von 24 Volt Wechseletrom über die Rückkontakte eines Relais R1, das Relais R2 und die Rüekkontakte eines nicht erregten Relais R 3 direkt zur Feldspule ntakte C 1, wodurch der Motor 30 läuft. Wird der Schalthebel dadurch, daß er das Ende des Profile 13b erreicht, vom Kontakt X abgehoben, so wird das Relais R 2 nicht mehr erregt, wobei jedoch auf Grund der Geschwindigkeit des Schlittens 21 der Stromkreis über den Kontekt Y geschlossen wird und dadurch eine Erregung des Relais R 1 erfolgt. Die Wechselspannung von 24 Volt wird daher der Feldspule C 2 zugeführt, wodurch der Motor 30 in der ent-gegengesetzten Richtung umläuft. Durch das Schließen den Relais R 1 wird auch das Relais R 3 entregt und gleichzeitig der damit verbundene Verzögerungskreis, der so ausgelegt ist, daß er das Relais lt 3 noch um eine bestimmte Zeitspanne geschlossen hält, nachdem die erregende Spannung fortfällt. Die vorgenannte Drehrichtungeumkehr des Motors 30 bewirkt, daB sich der Schlitten 21 so bewegt, daß der Kontakt über Y geöffnet und ein Kontakt über X wieder geschlossen wird. Sohließt das Relais R 2 unter diesen Umständen, so ist das Relais R 3 über seinen Verzögerungskreis immernoeh erregt, so daß die Weeheelspannung von 24 Volt nunmehr über einen veränderbaren Widerstand von 15 Ohm und einen Gleichrichter DD.323 laufen muß, bevor sie die Feldspule C 1 erreicht. Der Motor kehrt daher wieder seine Drehrichtung um, läuft jedoch dieses Mal sehr langsam, da ein zusätzlicher Widermtand im Stromkreis vorhanden ist und da wegen der Wirkung des Gleichrichters nur Halbwellenimpulse weiterlaufen können. Der Motor hält daher in diesem Fall sofort an, wenn der Stromkreis beim Kontakt X unterbrochen wird, weil keine Schwungkraft (Bewegungsgröße) vorhanden ist, die ein Überschwingen im Spalt zwischen den Kontakten X und Y bewirken würde. Der digitale Zähler kann eine mechanische Ausführung sein, die über eine biegsame Welle 36 direkt ober über ein Getriebe von der Schraube angetrieben wird, und zwar abhängig von der für das Schraubengewinde gewählten Steigung. Durch Einfügen eines umkehrenden oder revereierenden Getriebes 37 ist es möglich, daß der Digitalzähler in additiver Weise in jeder der beiden Richtungen von irgendeinem gewählten Wert ab registriert, fa@@ dies erforderlich ist. Mahlweise kann ein elektronischer Zähler verwendet und die Schraube so ausgeführt werden, daß sie die für seine Betätigung erforderlichen Impulse abgibt. Das Gerät kann zweckmäßig als in sich geschlossenes Bauteil ausgebildet werden, das in einer Lage am Drehbankbett oder in anderen geeigneten Stellungen befestigt werden kann und in der Maschine, in der es angebracht wird, keine Anderung erfordert. Der Fühler erhält in irgendeiner geeigneten Weise eine Vorbelastung, bei- spielsweise duroh eine Uhrteder, so daß sein Fühlerende mit dem Teil in Berührung bleibt, dessen Verschiebung oder Versetzung beobachtet werden soll. Wenn jedoch das Gerät.als Prüfinstrument verwendet werden soll, kann es wünschenswert erscheinen, keine Vorbelastung zu verwenden, sondern den Kolben so anzuordnen, da8 er von selbst in jeder Lage bleibt, in die er versetzt wurde. Der in Fig. 3 veranschauliohte Stromkreis für die Steuerung des digitalen Folgegeräts kann auch so angepasst werden, daß er eine Es ist ein Umschalter 40 vorgesehen, mittels dem ein zweiter oder Sekundärstromkreis nach Wunsch eingeschalter werden sann, wodurch die Wechselstromversorgung der Relais R 1, R 2, R 3 von einem Telefon-Plattensohalter 41 mit drei Stellungen (threeposition telephone-pattern wafer switoh 41) gesteuert wird. Dieser Schalter ist so ausgebildet, daß er in zwei Lagen Pa und Pb im Ruhezustand ist, jedoch ein Sprung von einer dritten Stellung Po eintritt. Befindet sich der Schalter in der Stellung e, dann wird die Weohselstromversorgung der Relais wieder hergestellt und das Digitalfolgegerät arbeitet normal. Wird der Schalthebel vollständig ungelegt, so daß er, wie bei Po seine Kontakte schließt, so wird die Energie direkt der Feldspule C 1 sugeführt. Der Motor ist jetzt in Betrieb und bewegt den Digitalanzeiger. Hach Erreichen der gewünschten vorgewählten Zahl oder Stellung kann der Schalthebel etwas freigegeben werden, so daß der Stromkreis wegen eines Kontakts 41a auf die Vorwärtsrichtung eingerung gehörende bewegliche Teil der Maschine eine Energie abge-geben wird, mit der irgendeine folgende Virkung hervorgerufen werden kann, beispielsweise eine Entkupplung, eine Bremsung, eine Blockierung des weiteren Arbeiteablaufes oder die Einleitung eines weiteren Arbeitsvorganges. '

  weitere,;"ti,,liohe Punktion ausübt. Dadurch kann jede gewünschte

  Stellung,;4Oder Pigur innerhalb des von digitalen Anzeigegerätes

  angezeigten Bereio_iee vorgewählt werden, so daß bei der naohfol-

  ?i er

  genden Erreichung dieser@ig@£r oder Stellung durch das zur Steue-

  stellt ist, jedoch über einen veränderbaren Widerstand 42 von 10 Ohm und eine Seite eines Gleichrichters 43, so daß eine verminderte Leistung und nur mit einer Halbwelle geliefert wird, die eine langsame Annäherung an diese gewählte Zahl oder Stellung gestattet. Wird jetzt der Schalthebel freigegeben, so bleiben die Kontakte in der Stellung Pb. Bei der sich jetzt bewegenden Werkzeugmaschine wird, wenn der Fühler dem Schalthebel 14a, 14b das Abheben vom Kontakt X erlaubt, ein P@nkt erreicht, bei dem die Irregung am Relais h 2 wegfällt und dieses die Rückkontakte schließt. Dadurch kann die von 25 Volt über die Klemme 4 zum Gleichrichter 43 fließen, der an seiner anderen seite über den Schalter 41 und die Klemme 6 gespeist wird. Bei 50 steht dann ein gleichgerichteter Strom in Form eines Gleichstromnetzes für die Betätigung irgendeines äußeren Stromkreises zur Verfügung. Gleichzeitig wird eine Anzeigelampe G von den gleichen Rüekkontakten des Relais IL 2 über einen iderstand 5`i von 200 Ohm und die Rückkontakte des Relais it 1 und die Klemme 3 gespeist. Die Lampe G kann grün leuchtend ausgebildet sein, so daß angezeigt wird, daß die Maschine ihre vorgewählte Lage oder Stellung erreicht hat. denn durch Verzögerungen im äußeren Kreis die Maschine auch nur um die kleinste Wegstrecke über diesen Punkt hinaus vorgerückt ist, wird durch den Fühler der Schalthebel 14a, 14b so verstellt, daß er mit Y Kontakt macht und damit das Relais R1 schließt. Dadurch wird die Stromversorgung des Gleichrichters 43 nicht beeinflusst, sondern nur die Stromversorgung der Anzeigelampe geändert von Klemme 3 auf eine andere Klemme 2, wodurch das grüne Licht G erlöscht und eine andere Lampe B aufleu:htet, welche als rote Lampe ausgebildet sein kann, so daß das Überlaufen des Punktes angezeigt wird. Alle gezeigten und beschriebenen Einzelheiten sind erfindungs- wesentlich.

Claims (11)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e Betätigungseinrichtung (Geber) für ein Aufnahme- oder Registriergerät für eine Verschiebung oder Verlagerung, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die zu beobachtende Bewegung oder Verschiebung ansprechender Fühler so angeordnet ist, daß er längs einer zur Achse einer rotierenden Gehraube parallelen Linie beweglich ist und daß eine nicht drehbare, mit der Sehraube in Eingriff stehende Mutter in Arbeitsverbindung mit die Drehung der Schraube steuernden elektrischen Schalteinrichtungen steht, wobei sich die Mutter entweder in der einen oder anderen Richtung entsprechend der Drehrichtung der Schraube bewegt. z.
2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Fühler verbundener Anschlag oder ein Profil mit einem an der Mutter angebrachten Schalterbetätigungsglied zusammenwirkt, so daß, wenn die Mutter bezüglich des Anschlages öder Profile eine k@@ische Lage einnimmt, das Schalterbetätigungsglied so bewegt wird, daß die Drehung der Schraube beendigt wird.
3. 3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen der Mutter über eine Kupplungseinrichtung auf einen Zähler übertragen werden, wobei die Anordnung so getroffen ist, da13 der Zähler auf Null stellbar ist, wenn die kutter in irgendeiner Stellung zur Ruhe kommt und dann bei einer Versetzung oder Verschiebung des Fühlers die daraus resultierende Bewegung der Mutter genau im Zähler wiedergegeben wird.
4. 4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung mechanisch aufgebaut ist.
5. 5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung elektronisch aufgebaut ist.
6. 6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter immer so in die Ruhelage gebracht wird, daB sie sich immer zuletzt mit kleiner Geschwindigkeit der Ruhelage von einer Seite nähert.
7. 7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler in Form eines vorbelasteten Kolbens ausgebildet ist, der ein Fühlerende (Tastende) und ein Profil oder einen Anschlag enthält, der an einem Schalthebel angreift und diesen ablenkt, wobei dieser Schalthebel einen in einem Spalt zwischen zwei festen, die Drehung der Schraube in der einen oder anderen Richtung steuernden Kontakten angeordneten Schaltarm beeinflusst. B.
8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter mit einem Schlitten verbunden ist, der auf zwei Führungsstangen gleitend befestigt ist, die gleichzeitig Zuführungen für die beiden festen Kontakte sind.
9. 9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromotor die Schraube antreibt, wobei entweder ein Reduziergetriebe dazwischen geschaltet ist oder nicht.
10. 10. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube von einem durch Relais gesteuerten Motor angetrieben ist, wobei ein Relais die Drehung des Motors in einer Richtung bewirkt und einen Verzögerungskreis erregt, der nur dann zur Wirkung kommt, wenn das für die entgegengesetzte Richtung bestimmte Relais ausgelöst worden war und daß der Vorzögerungekreis Betätigungseinrichtungen enthält, durch die während der verzögerungsseit ein langsamer Lauf des Motors in der sweiten Richtung bewirkt wird.
11. 11. Betätigungeeinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch Vorwahleinriohtungen und eine damit verbundene elektrische Schaltung enthält, welche so ausgebildet ist, daß ein eine weitere Steuerfunktion ausführender oder einen anderen Arbeitsablauf einleitender äußerer Stromkreis erregt wird, wenn das der Steuerung unterliegende Verkzeug od.dgl. der Maaahine die virgewählte Lage, Figur oder den entsprechenden Zahlenwert