DD211992A1

DD211992A1 - CONTROL DEVICE FOR TOOL MACHINES

Info

Publication number: DD211992A1
Application number: DD24550782A
Authority: DD
Inventors: Lutz Rohde; Juergen Frick
Original assignee: Liebknecht Transformat
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-08-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle der Lage und Masse von Werkstuecken und Werkzeugen an Werkzeugmaschinen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Kontroollvorrichtung, die bei geringem konstruktiven und oekonomischen Aufwand auch kleinste Lage- und Massaenderungen erfasst und signalisiert. Hierbei war die Aufgabe zu loesen, beei Anwendung einer einfach zu gestaltenden Lichtschranke einen scharf gebuendelten Messstrahl zu erzeugen. Erfindungsgemaess ist zwischen dem Lichtsender und dem Empfaenger ein konvex gestalteter Reflektionskoerper angeordnet. Das zu kontrollierende Teil wird zwischen dem Lichtsender und dem Reflektionskoerper eingebracht. Durch die Woelbung und Anordung des Reflektionskoerpers wird ein effektiv schmaler scharf gebuendelter Messstrahl vom Reflektionskoerper auf den Empfaenger reflektiert. Die geringe Breite des Messstrahles ermoeglicht eine hohe Empfindlichkeit der Messung. Weiterhin wird kein kostspieliger Aufwand an optischen Einrichtungen benoetigt. Die Erfindung kann bei allen Werkzeugmaschinen, bei denen die Lage bzw. die Masse von Werkzeugen usw. festgestellt werden sollen, angewandt werden.The invention relates to a device for controlling the position and mass of workpieces and tools on machine tools. The aim of the invention is to provide a Kontroollvorrichtung that detects and signals even the smallest changes in location and mass with low design and economic effort. The task to be solved was to produce a sharp penciled measuring beam when using an easy-to-design light barrier. According to the invention, a convexly shaped reflection body is arranged between the light transmitter and the receiver. The part to be controlled is introduced between the light emitter and the reflection body. Due to the illumination and arrangement of the reflection body, an effectively narrow sharply focused measurement beam is reflected by the reflection body onto the receiver. The small width of the measuring beam allows a high sensitivity of the measurement. Furthermore, no costly effort on optical devices is required. The invention can be applied to all machine tools in which the position or mass of tools, etc. are to be detected.

Description

Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle der Lage und/oder Maße von Werkstücken und/oder Werkzeugen an Werkzeugmaschinen oder dergleichen.The invention relates to a device for controlling the position and / or dimensions of workpieces and / or tools on machine tools or the like.

Characteristic of the known technical solutions:

Es sind Vorrichtungen bekannt, die die Lage von Werkzeugen oder dergleichen an Werkzeugmaschinen kontrollieren. Dabei wird mittels pneumatisch arbeitender Fühler die Lage des Werkzeuges vor Einleiten des Bearbeitungsvorganges auf der Werkzeugmaschine kontrolliert und festgestellt (DE-OS270984-7 „Vorrichtung zum Fühlen des ordnungsgemäßen Ausgangszustandes eines Werkzeuges oder dergleichen vor Einleiten eines Bearbeitungsvorganges auf einer Werkzeugmaschine oder dergleichen"). Diesen Vorrichtungen haftet jedoch der Nachteil eines hohen konstruktiven und ökonomischen Aufwandes sowie eines großen Raumbedarfes an, da zur Versorgung, Betätigung, Steuerung, Kontrolle und Abschaltung der Fühler, Werkzeuge und Maschine mehrere Baueinheiten, Rohrverbindungen u.a. Bauelemente notwendig sind.Devices are known which control the position of tools or the like on machine tools. In this case, the position of the tool is checked and determined by means of pneumatically operating sensor before initiating the machining operation on the machine tool (DE-OS270984-7 "Device for sensing the proper initial state of a tool or the like before initiating a machining operation on a machine tool or the like") However, devices have the disadvantage of a high constructive and economical effort and a large space requirement, since the supply, operation, control, control and shutdown of the sensors, tools and machine several units, pipe connections and other components are necessary.

Weiterhin ist eine Lichtschranke, insbesondere für Werkzeugschutzeinrichtungen bekannt (DE-OS 2461 655 „Lichtschranke").Furthermore, a light barrier, in particular for tool protection devices known (DE-OS 2461 655 "photocell").

Derartige Lichtschranken werden auf den verschiedensten Gebieten zur Überwachung von Bewegungsvorgängen, also auch solcher bei Bearbeitungsvorgängen auf Werkzeugmaschinen, eingesetzt. Dabei ist eine Lichtschranke als eine Strahlenschranke für sichtbares oder Infrarotlicht zu definieren. Sie besteht aus einem Lichtsender und einem Fotodedektor mit nachgeschaltetem Schaltverstärker. Der durch den Lichtsender erzeugte gebündelte Lichtstrahl kann dabei direkt auf den Fotodedektor gerichtet sein oder aber wie bei der Reflexlichtschranke über Spiegel bzw. Reflexfolien umgelenkt werden. Die Anwendung solcher Lichtschranken bei Werkzeugschutzeinrichtungen der o.g. Art bei Werkzeugmaschinen ist jedoch mit großen Nachteilen verbunden. So werden z. B. zum genauen und rechtzeitigen Erkennen bzw. Erfassen von Kontrollbzw. Meßpunkten scharf gebündelte bzw. Lichtstrahlen mit geringem Strahlendurchmesser benötigt. Solche Meßstrahlen geringer Breite können jedoch nur mit Hilfe kostspieliger und aufwendiger optischer Zusatzeinrichtungen in Form von Linsen, Fokussiereinrichtungen u.a. Instrumente erzeugt werden, bzw. es werden Geräte zur Erzeugung von Laserstrahlen eingesetzt. Beide Verfahren bedürfen eines sehr hohen konstruktiven und ökonomischen Aufwandes und können auch nur sehr schwierig in dem zur Verfügung stehenden freien Raum der Werkzeugmaschine zur Messung bzw. Kontrolle der Lage des Werkstückes bzw. Werkzeuges angeordnet und eingesetzt werden.Such light barriers are used in a wide variety of fields for monitoring movement processes, including those in machining operations on machine tools. Here, a light barrier is to be defined as a radiation barrier for visible or infrared light. It consists of a light transmitter and a photo detector with downstream switching amplifier. The bundled light beam generated by the light transmitter can be directed directly to the photo detector or, as in the case of the reflex light barrier, can be deflected via mirrors or reflective films. The application of such photocells in tool guards the o.g. Type of machine tools, however, is associated with great disadvantages. So z. B. for accurate and timely detection or detection of Kontrollbzw. Measuring points sharply focused or light beams with small beam diameter needed. However, such narrow beam measuring beams can only with the help of costly and expensive optical accessories in the form of lenses, focusing devices u.a. Instruments are generated, or devices are used to generate laser beams. Both methods require a very high constructive and economical effort and can also be arranged and used very difficult in the available free space of the machine tool for measuring or checking the position of the workpiece or tool.

Object of the invention:

Ziel der Erfindung ist es, die dem Stand der Technik anhaftenden Mängel zu beseitigen und eine Vorrichtung zur Kontrolle der Lage bzw. Abmessungen von Werkzeugen oder Werkstücken an Werkzeugmaschinen zu schaffen, mit der bei geringem konstruktiven und ökonomischen Aufwand auch kleinste Lage- und Maßänderungen der zu kontrollierenden bzw. zu messenden Teile erfaßt bzw. registriert und angezeigt werden können.The aim of the invention is to eliminate the deficiencies of the prior art and to provide a device for controlling the position or dimensions of tools or workpieces on machine tools, with the smallest constructive and economical effort even the smallest positional and dimensional changes to can be detected or registered and displayed.

Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kontrollvorrichtung konstruktiv und deren Bauteile anordnungsgemäß so zu gestalten, daß bei Anwendung einer einfach zu gestaltenden Lichtschranke ein schmaler, effektiv wirksamer Meßstrahl erzeugt wird.The invention has for its object to design the control device constructively and their components according to the order so that when using a simple to be designed light barrier, a narrow, effectively effective measuring beam is generated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Lichtsender und dem Empfänger der Lichtschranke ein konvex gestalteter Reflexionskörper, vorzugsweise in Form eines Zylinders, angeordnet ist. Das zu kontrollierende bzw. zu messende Teil befindet sich vorteilhafter Weise zwischen dem Lichtsender und dem Reflektionskörper. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die vom Lichtsender ausgesandten Lichtstrahlen vom Reflektionskörper reflektiert und in Richtung Empfänger geworfen werderr - .According to the invention this object is achieved in that between the light emitter and the receiver of the light barrier, a convex-shaped reflection body, preferably in the form of a cylinder, is arranged. The part to be controlled or measured is located advantageously between the light transmitter and the reflection body. By this arrangement it is achieved that the light rays emitted by the light emitter reflected by the reflection body and thrown towards the receiver werderr -.

Dabei wird bedingt durch den Krümmungsradius bzw. die Wölbung des konvexen Reflektionskörpers sowie durch die Lage desselben in der gesamten Anordnung der Lichtschranke nur ein Teil der Lichtstrahlen direkt auf den Empfänger geworfen. Das heißt, der Empfänger empfängt nur den Teil der Lichtstrahlen, der vom Reflektionskörper in seine Richtung reflektiert wird. Bedingt durch die konvexe Wölbung des Reflektionskörpers gelangt also nur ein ganz schmaler L[cht- oder Meßstrahl effektiv vom Lichtsender zum Empfänger. Alle anderen vom Lichtsender ausgesandten Strahlen werden vom Reflektionskörper am Empfänger vorbeigestrahlt. Dadurch, daß effektiv also nur ein ganz schmaler Meßstrahl zur Wirkung kommt, ist es möglich, diesen Meßstrahl zum Kontrollieren, Messen und zur Signalgebung zu verwenden. Das heißt, daß ein, in den Strahlengang zwischen Lichtsender und Reflektionskörper eingebrachtes Teil, z. B. Werkstück oder Werkzeug, erst dann eine Signalgebung über den Empfänger ausgelöst, wenn es in den schmalen effektiven Meßstrahl gerät bzw. diesen verläßt. Eine Signalgebung kann in einer Ab- oder Zuschaltung, optisch oder akustisch über den nachgeschalteten Schaltverstärker realisiert werden. Die geringe Breite oder Dicke des Meßstrahls ermöglicht somit eine sehr empfindliche Ansprechbarkeit bzw. Auslösung der Kontrollvorrichtung und damit auch sehr feine Messungen mit geringen Toleranzen. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es auch möglich, ohne hochwertige und kostspielige optische Einrichtungen bzw. aufwendige Lasereinrichtungen auszukommen. Weiterhin bietet sich der Vorteil einer kleinräumigen und platzsparenden sowie an der Werkzeugmaschine leicht unterzubringenden und anzuordnenden sowie einzustellenden Kontrollvorrichtung an.In this case, due to the radius of curvature or the curvature of the convex reflection body as well as the position thereof in the entire arrangement of the light barrier, only a portion of the light rays are thrown directly onto the receiver. That is, the receiver receives only the part of the light rays which is reflected by the reflection body in its direction. Due to the convex curvature of the reflection body, only a very narrow light beam or measuring beam thus effectively reaches from the light transmitter to the receiver. All other rays emitted by the light emitter are radiated past the reflection body at the receiver. Because effectively only a very narrow measuring beam is effective, it is possible to use this measuring beam for checking, measuring and signaling. That is, a, in the beam path between the light emitter and reflection body introduced part, z. B. workpiece or tool, only then triggered a signal via the receiver when it gets into the narrow effective measuring beam or leaves this. A signaling can be realized in a shutdown or connection, optically or acoustically via the downstream switching amplifier. The small width or thickness of the measuring beam thus enables a very sensitive response or triggering of the control device and thus also very fine measurements with low tolerances. The solution according to the invention also makes it possible to manage without high-quality and expensive optical devices or expensive laser devices. Furthermore, the advantage of a small-scale and space-saving as well as easy to accommodate and to be arranged on the machine tool and to be set to control device offers.

Um den Einfall von Streu- und Fremdlicht in den Empfänger zu vermeiden ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, den Empfänger mit einer Blende und/oder röhrenartigen Verlängerung in Richtung des Reflektionskörpers zu versehen. Damit wird erreicht, daß effektiv nur der reflektierte Meßstrahl in den Empfänger gelangt.In order to avoid the incidence of stray and extraneous light in the receiver, it is inventively advantageous to provide the receiver with a diaphragm and / or tubular extension in the direction of the reflection body. This ensures that effectively only the reflected measuring beam gets into the receiver.

Ausführungsbeispiei:Ausführungsbeispiei:

An dem in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.In the embodiment shown in the accompanying drawings, the invention will be explained in more detail below.

Die von dem Lichtsender 1 ausgesandten Lichtstrahlen werden von dem in Form eines Zylinders ausgestalteten konvexen Reflektionskörper 2 reflektiert und somit auch in Richtung des Empfängers 3 der Lichtschranke geworfen. Bedingt durch dieThe light beams emitted by the light emitter 1 are reflected by the convex reflection body 2 configured in the form of a cylinder and thus also thrown in the direction of the receiver 3 of the light barrier. Due to the

Lage des Reflektionskörpers 2 in der gesamten Anordnung der Lichtschranke sowie durch den Krümmungsradius der konvexen Oberfläche desselben wird nur ein Teil der vom Lichtsender 1 ausgesandten Lichtstrahlen direkt auf den Empfänger 3 reflektiert. Das heißt, der Empfänger 3 empfängt nur den Teil der Lichtstrahlen, der vom Reflektionskörper 2 in seine Richtung reflektiert wird. Es gelangt also, bedingt durch die konvexe Wölbung des Reflektionskörpers 2, nur ein ganz schmaler Licht-oder Meßstrahl 4 effektiv vom Lichtsender 1 zum Empfänger 3. Alle anderen vom Lichtsender 1 ausgesandten Strahlen werden vom Reflektionskörper 2 am Empfänger 3 vorbeigestrahlt. Dadurch, daß effektiv also nur ein ganz schmaler Meßstrahl 4 mit der im Beispiel vorgebenen Meßstrahldicke „a" zur Wirkung kommt, in der Zeichnung durch den idealisierten nutzbaren Strahlengang 7 dargestellt, ist es möglich, diesen Meßstahl 4 zum Kontrollieren, Messen und zur Signalgebung zu verwenden. Zu diesem Zwecke wird in den Strahlengang zwischen .Lichtsender 1 und Reflektionskörper 2 das Werkstück 5 eingebracht. Das Werkstück 5 löst erst dann eine Signalgebung über den Empfänger 3 aus, wenn es in den Meßstrahi 4 gerät bzw. diesen verläßt. Eine Signalgebung kann in einer Ab-oder Zuschaltung, optisch oder akustisch über den in der Zeichnung nicht näher dargestellten der Lichtschranke nachgeschalteten Schaltverstärker realisiert werden. Die geringe Meßstrahldicke „a" ermöglicht somit eine sehr empfindliche Ansprechbarkeit bzw. Auslösung der gesamten Kontrollvorrichtung und damit auch sehr feine Messungen mit geringen Toleranzen. Es ist z.B. möglich, mit einer solchen Vorrichtung die Lage, den Abstand, die Exzentrität bzw. zentrische Lage sowie auch Maße von Werkzeugen und Werkstücken vor Beginn des Bearbeitungsvorganges als auch während desselben zu kontrollieren.Position of the reflection body 2 in the entire arrangement of the light barrier and by the radius of curvature of the convex surface of the same, only a portion of the light emitted by the light emitter 1 light rays is reflected directly onto the receiver 3. That is, the receiver 3 receives only the part of the light rays which is reflected by the reflection body 2 in its direction. It thus passes, due to the convex curvature of the reflection body 2, only a very narrow light or measuring beam 4 effectively from the light emitter 1 to the receiver 3. All other emitted by the light emitter 1 rays are radiated by the reflection body 2 on the receiver 3. As a result of the fact that effectively only a very narrow measuring beam 4 with the measuring beam thickness "a" specified in the example comes into effect, represented in the drawing by the idealized usable beam path 7, it is possible to use this measuring steel 4 for checking, measuring and signaling For this purpose, the workpiece 5 is introduced into the beam path between the light transmitter 1 and the reflection body 2. The workpiece 5 does not trigger signaling via the receiver 3 until it enters or leaves the measuring beam 4. Signaling can in a switch-off or switch-on, optically or acoustically via the switching amplifier (not shown in detail in the drawing), the low measuring beam thickness "a" thus enables a very sensitive response or triggering of the entire control device and thus also very fine measurements low tolerances. It is e.g. possible to control with such a device, the position, the distance, the eccentricity or centric position and also dimensions of tools and workpieces before the start of the machining operation and during the same.

Um den Einfall von Streu- oder Fremdlicht in den Empfänger 3 und damit eine ungewollte Auslösung der Vorrichtung zu vermeiden, wird der Empfänger 3 in Richtung zum Reflektionskörper 2 mit einer Blende oder röhrenförmigen Verlängerung 6 versehen. Damit wird erreicht, daß effektiv nur der reflektierte Meßstrahl 4 in den Empfänger 3 gelangt.In order to avoid the incidence of stray or extraneous light in the receiver 3 and thus an unwanted triggering of the device, the receiver 3 is provided in the direction of the reflection body 2 with a diaphragm or tubular extension 6. This ensures that effectively only the reflected measuring beam 4 enters the receiver 3.

Claims

invention claims

1. A device for controlling the position and / or dimensions and / or the initial state of workpieces and / or tools before initiating and / or performing a machining operation on a machine tool or the like, characterized in thatinin known manner a light barrier is used such that between the light emitter and the receiver a convex reflection body, preferably in the form of a cylinder, and the part to be controlled or measured are advantageously arranged between the light emitter and the reflection body.

2. Arrangement according to item 1, characterized in that the receiver of the light barrier is provided in the direction of the reflection body with a diaphragm and / or tubular extension.

For this 1 sheet drawings