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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Werkstückspannvorrichtung mit wenigstens einem Sensor zum Abtasten eines Zustands wenigstens eines Spannvorrichtungselements der Werkstückspannvorrichtung oder eines mit der Werkstückspannvorrichtung eingespannten Werkstücks. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Werkstückspannvorrichtung, wobei mittels wenigstens eines Sensors ein Zustand wenigstens eines Spannvorrichtungselements der Werkstückspannvorrichtung oder eines mit der Werkstückspannvorrichtung eingespannten Werkstücks abgetastet wird.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zur Überwachung von Werkstück-Spanneinrichtungen unter Einsatz von Sensoren bekannt, mit denen geprüft werden soll, ob ein Werkstück korrekt eingespannt wurde, um eine nachfolgende, meist spanende Bearbeitung des Werkstücks fehlerlos durchführen zu können. Die genannten Sensoren verwenden überwiegend Druckluft, wobei durch eine Veränderung des Drucks in der Druckluftleitung des Sensors festgestellt wird, ob das Werkstück korrekt eingelegt ist. In der Regel wird mit diesen Vorrichtungen lediglich die korrekte Einlage des Werkstücks geprüft, d. h. es wird eine Gut- oder Fehler-Meldung erzeugt. Dadurch kann jedoch nicht prozesssicher garantiert werden, dass defekte, falsch eingestellte oder verschmutzte Sensoren ein korrektes Ergebnis liefern. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht außerdem in der geringen Flexibilität, da fast ausschließlich auf Druckluft basierende Sensoren eingesetzt werden können, sowie in der begrenzten Anzahl an möglichen Überwachungsstellen.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren sind aus der
DE 10 2011 011 552 B3 bekannt.
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Die
DE 40 40 309 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung von Spannkräften in Drehfuttern, wobei an einer Fläche in einer T-Nut einer Grundbacke des Drehfutters ein Dehnungsmessstreifen aufgebracht ist, mit dem die Spannkräfte im Drehfutter ermittelt werden können.
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Eine Messeinrichtung zur Kraftmessung an einer Kraftspannspindel ist in der
DE 10 2010 011 318 B3 beschrieben.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung einer Werkstückspannvorrichtung zu schaffen, die eine größere Flexibilität und eine höhere Prozesssicherheit aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße Verbindung des wenigstens einen Sensors mit der elektronischen Steuereinrichtung können annähernd beliebige Sensoren zum Abtasten des Zustands des Spannvorrichtungselements verwendet werden, so dass die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung erheblich flexibler als bislang bekannte Überwachungsvorrichtungen eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil der elektronischen Steuereinrichtung besteht darin, dass auf derselben beliebige und insbesondere beliebig komplexe logische Verknüpfungen, Zeitschleifen und/oder Reihenfolgen eingestellt bzw. programmiert werden können. Dadurch ergeben sich sowohl qualitativ als auch quantitativ höherwertige und darüber hinaus beliebig ausbaubare Funktionalitäten und Möglichkeiten der Sensorik in Verbindung mit Vorrichtungen zum Einspannen von Werkstücken.
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Durch die Signalausgabeeinrichtung der elektronischen Steuereinrichtung wird dabei ein den Zustand des wenigstens einen Sensors betreffendes Signal ausgegeben, wodurch der Zustand des Spannvorrichtungselements oder des mit der Werkstückspannvorrichtung eingespannten Werkstücks auf einfache Weise nachvollziehbar ist. Die erfindungsgemäße Lösung bietet auf diese Weise eine programmierte Auswertelogik sowie eine Datenerfassung und ein dauerhaftes Einloggen in den Fertigungsprozess. Dabei ist eine Überwachung und Auswertung des Fertigungsprozesses nach beliebigen Parametern in jeder Form und gegebenenfalls mit einer Zusammenfassung der ermittelten Daten möglich. Die erfindungsgemäße Lösung führt also zu deutlichen Verbesserungen der Prozesssicherheit der mit Spannvorrichtungen zum Einspannen von Werkstücken durchgeführten Spannvorgänge. Da auch bei der nachfolgenden Bearbeitung der Werkstücke eine kontinuierliche Überwachung gegeben ist, ist diese erhöhte Sicherheit des gesamten Fertigungsprozesses gegeben.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine Sensor ein Tastelement aufweist, welches mit einem Betätigungselement in Eingriff ist, wobei das Betätigungselement mittels eines Federelements gegen zwei voneinander beabstandete elektrische Kontaktelemente beaufschlagt ist, wobei das Betätigungselement in einer Ruheposition mit den beiden elektrischen Kontaktelementen in Berührung steht. Mit einem derartigen Sensor können auch sehr geringe Abweichungen des Tastelements von einer gewünschten Position ermittelt werden, so dass eine sehr exakte Positionierung des Spannvorrichtungselements und damit auch des Werkstücks gewährleistet werden kann.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Signalausgabeeinrichtung mit einem Pneumatikventil in Wirkverbindung steht, das in Abhängigkeit des von der Signalausgabeeinrichtung ausgegebenen Signals seinen Schaltzustand ändert, um ein Signal in einer mit einer Werkzeugmaschine verbundenen, pneumatischen Signalleitung zu erzeugen. Durch diese Verbindung der Signalausgabeeinrichtung mit einem Pneumatikventil und dadurch mit der pneumatischen Signalleitung können an sehr vielen Werkzeugmaschinen ohnehin vorhandene pneumatische Leitungen zur Weitergabe des von den Sensoren ermittelten Zustands bzw. des von der Signalausgabeeinrichtung ausgegebenen Signals verwendet werden, so dass die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung einfach in bestehende Systeme eingebunden werden kann und der bauliche Aufwand der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung in Grenzen gehalten wird und sich die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung verhältnismäßig kostengünstig realisieren lässt. Insbesondere können auf diese Weise Eingriffe oder Änderungen an der Werkzeugmaschine vermieden werden.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Signalausgabeeinrichtung mit einer elektronischen Schalteinrichtung in Wirkverbindung steht, die in Abhängigkeit des von der Signalausgabeeinrichtung ausgegebenen Signals ihren Schaltzustand ändert, um ein Signal an eine Werkzeugmaschine weiterzuleiten. Auch eine derartige Lösung kann bei bestehenden Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, beispielsweise wenn die elektronische Schalteinrichtung in eine Steuerung der Werkzeugmaschine integriert oder mit einer solchen Steuerung verbunden wird. In diesem Fall lassen sich dann die unterschiedlichsten Informationen abrufen und verwerten.
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Eine sehr einfache Verbindung der Signalausgabeeinrichtung mit der elektronischen Schalteinrichtung kann sich ergeben, wenn die Signalausgabeeinrichtung über eine drahtlose Verbindung mit der elektronischen Schalteinrichtung in Wirkverbindung steht. Bei einer derartigen Lösung kann auf eine aufwändige Verkabelung verzichtet werden, weshalb sie sich insbesondere bei der Nachrüstung bestehender Maschinen anbietet. Selbstverständlich stellt diese Ausführungsform jedoch auch bei neuen Anlagen eine bevorzugte Lösung dar.
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Aufgrund der oben genannten, flexiblen Ausführung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung kann der wenigstens eine Sensor ein mechanischer, optischer, induktiver, elektrischer, Weg-, Druck- und/oder Kraftsensor sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die elektronische Steuereinrichtung eine eigene Stromversorgungseinrichtung aufweisen. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung autark, d. h. unabhängig von einer externen Stromversorgung betreiben, wodurch sich ein flexiblerer Einsatz derselben ergibt. Beispielsweise kann die Stromversorgungseinrichtung einen handelsüblichen Akku umfassen, der gegebenenfalls von einem mit Druckluft betriebenen Motor geladen werden kann. Da Werkzeugmaschinen üblicherweise eine Druckluftversorgung aufweisen, ergibt sich in dieser speziellen Ausführung ein sehr einfacher und zuverlässiger Betrieb der elektronischen Steuereinrichtung.
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Eine verfahrensgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen von Anspruch 7.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich eine sehr zuverlässige und dennoch flexibel durchführbare Überwachung der Werkstückspannvorrichtung realisieren, um die Prozesssicherheit beim Einspannen und Bearbeiten von Werkstücken zu verbessern.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elektronische Steuereinrichtung prüft, ob sich das von dem wenigstens einen Sensor ausgegebene Signal hinsichtlich des Zustands des wenigstens einen Spannvorrichtungselements oder des eingespannten Werkstücks nach dem Einspannen des Werkstücks geändert hat. Durch eine solche kontinuierliche Auswertung der Sensorzustände zwischen zwei Spannvorgängen können defekte Sensoren sehr schnell und einfach ermittelt werden, wodurch die Vertrauenswürdigkeit, dass die an die Signalausgabeeinrichtung weitergeleiteten Signale und Informationen korrekt und exakt sind, erhöht und die Aussagequalität der ausgegebenen Signale erheblich verbessert wird. Durch dieses Vorgehen wird demnach auch die Überwachungsvorrichtung selbst überwacht.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann außerdem darin bestehen, dass die von der Signalausgabeeinrichtung ausgegebenen Signale gespeichert und weiterverarbeitet werden. Durch eine solche Speicherung der Signale kann beispielsweise eine statistische Auswertung der Spannvorgänge vorgenommen werden, wodurch Rückschlüsse auf die gesamte Werkstückspannvorrichtung und gegebenenfalls auch auf bestimmte mit der Werkzeugmaschine, mit der die Werkstückspannvorrichtung verbunden sein kann, vorgenommene Arbeitsgänge möglich und protokollierbar sind.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine schematische und vereinfachte Darstellung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung;
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2 eine detailliertere Darstellung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung aus 1;
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3 eine Ausführungsform eines Sensors der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung in einem ersten Betriebszustand;
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4 den Sensor aus 3 in einem zweiten Betriebszustand; und
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5 den Sensor aus 3 in einem dritten Betriebszustand.
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1 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung eine Überwachungsvorrichtung 1 zur Überwachung einer Werkstückspannvorrichtung 2, mit der ein Werkstück 3 eingespannt werden kann, beispielsweise um dasselbe mechanisch zu bearbeiten. Die Werkstückspannvorrichtung 2, die in an sich bekannter Weise ausgeführt sein kann, weist mehrere Spannvorrichtungselemente 4 auf, die ebenfalls in an sich bekannter Weise ausgeführt sein können. Des Weiteren weist die Überwachungsvorrichtung 1 wenigstens einen Sensor 5 auf, der zum Abtasten eines Zustands des wenigstens einen Spannvorrichtungselements 4 oder eines mit der Werkstückspannvorrichtung 2 eingespannten Werkstücks 3 dient. Mit der Angabe ”Zustand wenigstens eines Spannvorrichtungselements” ist im vorliegenden Fall insbesondere, jedoch nicht ausschließlich gemeint, ob das Spannvorrichtungselement 4 das Werkstück 3 korrekt und exakt spannt. Des Weiteren kann der Sensor 5 auch dazu dienen, festzustellen, ob das Werkstück 3 korrekt in der Werkstückspannvorrichtung 2 positioniert ist, da bestimmte Sensoren 5 auch so ausgeführt sein können, dass mit denselben das Vorhandensein und/oder die Position des Werkstücks 3 abgefragt werden kann. In nicht dargestellter Weise können die Sensoren 5 auf das jeweils mit der Werkstückspannvorrichtung 2 zu spannende Werkstück 3 eingestellt bzw. justiert werden.
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Der wenigstens eine Sensor 5 kann in den unterschiedlichsten Ausführungsformen ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich um einen mechanischen, optischen, induktiven, elektrischen Sensor 5 und/oder einen Weg- oder Drucksensor handeln. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Sensoren 5 vorgesehen, von denen die oberen beiden Sensoren 5 als Wegsensoren ausgebildet sind, wohingegen es sich bei dem unteren Sensor 5 um einen Drucksensor handelt. Des Weiteren kann im vorliegenden Fall der oberste Sensor 5 zwei Positionen und der mittlere Sensor 5 drei Positionen erkennen. Mit dem oberen Sensor 5 kann also geprüft werden, ob das Werkstück 3 aufliegt oder nicht aufliegt. Mit dem mittleren Sensor 5 wird zum Beispiel geprüft, ob sich ein Zentrierbolzen des Sensors 5 zu hoch, zu niedrig oder in einer korrekten Position befindet. Mit dem unteren Sensor 5 wird im vorliegenden Fall festgestellt, ob ein Spanndruck anliegt oder nicht anliegt. Beispielsweise können auch Kraftsensoren eingesetzt werden, um festzustellen, ob eine Mindestspannkraft, die das Spannvorrichtungselement 4 auf das Werkstück 3 aufbringen muss, erreicht wurde. Selbstverständlich sind auch vollkommen andere Kombinationen verschiedener Sensoren 5 möglich.
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Die Sensoren 5 bzw. der wenigstens eine Sensor 5 steht mit einer elektronischen Steuereinrichtung 6 in Wirkverbindung, die insbesondere in Form einer Platine ausgebildet und in einem nicht näher bezeichneten Gehäuse untergebracht sein kann. Die Sensoren 5 geben den von denselben ermittelten Zustand des Spannvorrichtungselements 4 oder des mit der Werkstückspannvorrichtung eingespannten Werkstücks insbesondere elektrisch an die elektronische Steuereinrichtung 6 weiter, d. h. die Sensoren 5 können zum Beispiel über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit der elektronischen Steuereinrichtung 6 verbunden sein.
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Die von den Sensoren 5 ermittelten Zustände des Spannvorrichtungselements 4 werden der elektronischen Steuereinrichtung 6 in Form von elektronischen Signalen zugeführt oder können in der elektronischen Steuereinrichtung 6 in elektronische Signale verarbeitet werden.
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Die elektronische Steuereinrichtung 6 weist eine Signalausgabeeinrichtung 7 auf, die dazu dient, wenigstens ein den Zustand des wenigstens einen Spannvorrichtungselements 4 oder des mit der Werkstückspannvorrichtung eingespannten Werkstücks betreffendes Signal auszugeben. In dem Ausführungsbeispiel von 1 sind zwei unterschiedliche Möglichkeiten zur Ausgabe der Signale dargestellt, d. h. die elektronische Steuereinrichtung 6 weist in diesem Fall zwei Signalausgabeeinrichtungen 7a und 7b auf. Das Vorhandensein der beiden Signalausgabeeinrichtungen 7a und 7b ist als rein beispielhaft anzusehen und es wäre auch möglich, auf eine der beiden Signalausgabeeinrichtungen 7a und 7b zu verzichten.
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Dabei steht die eine Signalausgabeeinrichtung 7a mit einem Pneumatikventil 8 in Wirkverbindung, das in Abhängigkeit des von der Signalausgabeeinrichtung 7 ausgegebenen Signals seinen Schaltzustand ändert. Hierzu ist das Pneumatikventil 8 in einer pneumatischen Signalleitung 9 angeordnet, sodass in der pneumatischen Signalleitung 9 ein Signal erzeugt wird. Insbesondere führt das von der Signalausgabeeinrichtung 7 an das Pneumatikventil 8 ausgegebene Signal dazu, dass das Pneumatikventil 8 die pneumatische Signalleitung 9 öffnet oder schließt, was wiederum die Erzeugung eines Signals darstellt.
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Die andere Signalausgabeeinrichtung 7b steht mit einer elektronischen Schalteinrichtung 10 in Wirkverbindung, die, ähnlich wie im Falle des Pneumatikventils 8, in Abhängigkeit des von der Signalausgabeeinrichtung 7b ausgegebenen Signals ihren Schaltzustand ändert. Insbesondere ist die Signalausgabeeinrichtung 7b über eine drahtlose Verbindung mit der elektronischen Schalteinrichtung 10 verbunden. Hierzu kann die Signalausgabeeinrichtung 7b einen Sender und die elektronische Schalteinrichtung 10 einen Empfänger aufweisen. Auch das Vorhandensein einer Sende-/Empfangs-Kombination sowohl an der Signalausgabeeinrichtung 7b als auch an der elektronischen Schalteinrichtung 10 ist denkbar. Die elektronische Schalteinrichtung 10, welche die Signale von der Signalausgabeeinrichtung 7 empfängt, kann auch als Empfangs-Auswerte-Einheit bezeichnet werden und kann stationär und/oder mobil eingesetzt werden. Des Weiteren kann die elektronische Schalteinrichtung 10 in Abhängigkeit von den Erfordernissen programmiert werden.
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An die elektronische Schalteinrichtung 10 kann wiederum ein akustischer Signalerzeuger 11, beispielsweise in Form eines Lautsprechers, ein optischer Signalerzeuger 12, beispielsweise in Form einer Lampe, und/oder ein elektronischer Signalerzeuger 13 angeschlossen sein, der beispielsweise eine Datenleitung oder bestimmte Funktionen einer in 2 dargestellten Werkzeugmaschine 14 umfassen kann.
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Bei einem mit der Überwachungsvorrichtung 1 durchführbaren Verfahren zur Überwachung der Werkstückspannvorrichtung 2 wird also mittels des wenigstens einen Sensors 5 ein beliebiger Zustand des wenigstens einen Spannvorrichtungselements 4 der Werkstückspannvorrichtung 2 oder des mit der Werkstückspannvorrichtung eingespannten Werkstücks abgetastet. Der wenigstens eine Sensor 5 leitet den von demselben ermittelten Zustand des wenigstens einen Spannvorrichtungselements 4 oder des mit der Werkstückspannvorrichtung eingespannten Werkstücks an die elektronische Steuereinrichtung 6 weiter, die mittels der Signalausgabeeinrichtung 7, im vorliegenden Fall 7a und/oder 7b, ein den Zustand des wenigstens einen Spannvorrichtungselements 4 und/oder des Werkstücks 3 betreffendes Signal ausgibt. Auf diese Weise kann prozesssicher überwacht werden, ob das Werkstück 3 mittels des wenigstens einen Spannvorrichtungselements 4 korrekt und exakt gespannt wurde.
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Um zu prüfen, ob der wenigstens eine Sensor 5 selbst noch ordnungsgemäß arbeitet, kann die elektronische Steuereinrichtung 6 prüfen, ob sich das von dem wenigstens einen Sensor 5 ausgegebene Signal hinsichtlich des Zustands des wenigstens einen Spannvorrichtungselements 4 bzw. des eingespannten Werkstücks 3 nach dem Einspannen des Werkstücks 3 geändert hat. Erzeugt der Sensor 5 nämlich nach dem Einspannen des Werkstücks 3 kein anderes Signal als vor dem Einspannen, so ist davon auszugehen, dass der Sensor 5 bzw. dessen Verbindung mit der elektronischen Steuereinrichtung 6 schadhaft ist.
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Im Zusammenhang mit dieser Prüfung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannvorgängen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass erst dann eine Gut-Meldung abgesetzt wird, wenn sämtliche Sensoren 5 zwischen den Spannvorgängen einen anderen Zustand des Spannvorrichtungselements 4 oder des mit der Werkstückspannvorrichtung eingespannten Werkstücks gemeldet haben. Beispielsweise kann auch eine Zeit einprogrammiert werden, wie lange die Sensoren 5 einen anderen Zustand gemeldet haben.
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In 2 ist die Überwachungsvorrichtung 1 auf detailliertere Art und Weise dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass die Werkzeugmaschine 14, die beispielsweise in Form eines Bearbeitungszentrums ausgeführt sein kann, eine numerische Steuerung 15 aufweist, die über die elektronische Schalteinrichtung 10 mit der elektronischen Steuereinrichtung 6 der Überwachungsvorrichtung 1 in Verbindung steht. Vorzugsweise steht die elektronische Schalteinrichtung 10 bidirektional mit der numerischen Steuerung 15 der Werkzeugmaschine 14 in Verbindung. In der pneumatischen Signalleitung 9 ist außerdem ein weiteres Ventil 16 angeordnet, das ebenfalls mit der numerischen Steuerung 15 verbunden ist, um die von der Signalausgabeeinrichtung 7 an das Pneumatikventil 8 weitergegebenen Signale letztendlich an die numerische Steuerung 15 der Werkzeugmaschine 14 zu geben.
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Des Weiteren ist in 2 ein Computer 17 dargestellt, der mit der elektronischen Schalteinrichtung 10 verbunden sein kann, beispielsweise um die elektronische Steuereinrichtung 6 zu programmieren oder auf dieselbe zuzugreifen. Mit dem Computer 17, der als Workstation, Notebook, Tablet-PC oder ähnliches ausgebildet sein kann, sind eine Prozessüberwachung und Prozessanalysen in annähernd beliebiger Art und Form möglich, beispielsweise indem Excel-Dateien, Datenbanken oder ähnliches erzeugt werden. Dabei können auch Fehlerprotokolle und/oder statistische Auswertungen hinsichtlich der bearbeiteten Werkstücke 3 erzeugt werden. Selbstverständlich ist über den Computer 17 auch eine Einbindung der Überwachungsvorrichtung 1 in ein nicht dargestelltes Netzwerk, beispielsweise ein Firmennetzwerk, möglich. Auf diese Weise ist auch ein Fernzugriff auf die Überwachungsvorrichtung 1 möglich.
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Des Weiteren können insbesondere mittels des Computers 17 die von der Signalausgabeeinrichtung 7a bzw. 7b ausgegebenen Signale gespeichert und weiterverarbeitet werden. Dadurch lassen sich die von den Sensoren 5 erfassten Zustände der Spannvorrichtungselemente 4 sowie gegebenenfalls das Ergebnis der logischen Verknüpfungen der Sensoren 5 zählen, registrieren und speichern. Die Auswertungen der Zustände bzw. Signale der Sensoren 5 verbessert demnach nicht nur die Aussagequalität der Signalmeldungen an die numerische Steuerung 15 der Werkzeugmaschine 14, sondern kann zusätzlich sowohl einen beliebigen Datenstrom für die genaue Prozesskontrolle im Takt weniger Millisekunden als auch eine Statistik über längere Zeiträume jederzeit auf Steuerungen, Prozessrechnern, Computern und in Netzen bereitstellen.
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In der elektronischen Steuereinrichtung 6 kann neben dem Empfang der Informationen hinsichtlich des Zustands der Spannvorrichtungselemente 4 auch eine logische Verschaltung beliebiger Sensoren 5 durchgeführt werden. Die Sensoren 5, von denen im Falle der Ausführungsform von 2 insgesamt 7 vorhanden sind, können beliebig logisch miteinander verknüpft werden. Diese logischen Verknüpfungen können, wie erwähnt, in der elektronischen Steuereinrichtung 6 programmiert und gesteuert werden.
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Die elektronische Steuereinrichtung 6 weist im vorliegenden Fall eine eigene, d. h. nur für die elektronische Steuereinrichtung 6 vorgesehene Stromversorgungseinrichtung 18 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Akku 18a aufweist. Der Akku 18a der Stromversorgungseinrichtung 18 kann mittels eines von einem nicht dargestellten Luftdruckmotor angetriebenen Energiemoduls 19 mit Strom versorgt werden. In dem Energiemodul 19 wird also mittels des Luftdruckmotors aus ohnehin vorhandener Druckluft Strom zur Versorgung des Akkus 18a der Stromversorgungseinrichtung 18 der elektronischen Steuereinrichtung 6 erzeugt, sodass die elektronische Steuereinrichtung 6 vollkommen autark betrieben werden kann.
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Wenn die mit der elektronischen Schalteinrichtung 10 in Wirkverbindung stehende Signalausgabeeinrichtung 7b nicht vorgesehen ist, sondern lediglich die mit dem Pneumatikventil 8 verbundene Signalausgabeeinrichtung 7a, ist das Pneumatikventil 8 in der Lage, über die pneumatische Signalleitung 9 eine eindeutige und vertrauenswürdige Meldung an die numerische Steuerung 15 zu geben.
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Die Werkstückspannvorrichtung 2 muss sich bei dem Verfahren zur Überwachung derselben nicht notwendigerweise im direkten Zugriffsbereich der Werkzeugmaschine 14 befinden. Vielmehr kann die Überwachungsvorrichtung 1 auch im Zusammenhang mit sogenannten Palettenwechslern eingesetzt werden, bei denen mehrere Werkstücke 3 zeitlich vor ihrer mechanischen Bearbeitung in der Werkzeugmaschine 14 in jeweiligen Werkstückspannvorrichtungen 2 eingespannt sind und bis zu ihrer Bearbeitung auf der Werkzeugmaschine 14 unabhängig von derselben gelagert werden. Insbesondere in einem solchen Fall ist eine kontinuierliche Erfassung des Zustands der Spannvorrichtungselemente 4 einer solchen Werkstückspannvorrichtung 2 mittels der Sensoren 5 sinnvoll, da bestimmte Umstände dazu beitragen können, dass sich das Werkstück 3 innerhalb der Werkstückspannvorrichtung 2 geringfügig bewegt bzw. seine Position oder Lage verändert. Solche Bewegungen oder auch andere Ungenauigkeiten können dann von der Überwachungsvorrichtung 1 auf die oben beschriebene Art und Weise detektiert werden. Die oben beschriebene Speicherung der letztendlich von den Sensoren 5 erzeugten Daten ist insbesondere in einem solchen Ausführungsfall vorteilhaft.
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Selbstverständlich können mittels ein und derselben Überwachungsvorrichtung 1 auch mehrere Werkstückspannvorrichtungen 2 überwacht werden. Vorzugsweise wird hierbei auf codierte Signale zugegriffen, um insbesondere im Falle einer elektronischen Weiterleitung der Signale eine eindeutige Zuordnung sicherzustellen.
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In den 3, 4 und 5 ist eine Ausführungsform eines der Sensoren 5 detaillierter dargestellt. Der nachfolgend beschriebene Sensor 5 kann auch unabhängig von der oben beschriebenen Überwachungsvorrichtung 1 zur Überwachung der Werkstückspannvorrichtung 2 zum Einsatz kommen. Dieser Sensor 5 weist ein mechanisches Tastelement 20 auf, das mit einem Betätigungselement 21 in Eingriff oder einteilig mit demselben ausgebildet ist. Das Betätigungselement 21 ist drehbar gelagert und von einem Federelement 22 beaufschlagt. Das Federelement 22 drückt das Betätigungselement 21 gegen zwei voneinander beabstandete elektrische Kontaktelemente 23 und 24, welche in diesem Fall die Signalausgabe des Sensors 5 erzeugen. In der in 3 dargestellten Ruheposition steht das Betätigungselement 21 mit den beiden elektrischen Kontaktelementen 23 und 24 in Berührung. Dies ist auch in der ebenfalls zu 3 gehörenden elektrischen Schaltung des Sensors 5 angedeutet, aus der hervorgeht, dass in der Ruheposition bzw. der Normal-Null-Lage des Betätigungselements 21 und damit des Sensors 5 die beiden Kontaktelemente 23 und 24 geschlossen sind. Mittels eines auf das Federelement 22 wirkenden, im vorliegenden Fall als Schraube ausgebildeten Einstellelements 25 kann die Schalthysterese des Sensors 5 bzw. des Betätigungselements 21 des Sensors 5, eingestellt werden.
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In den 4 und 5 sind zwei weitere Zustände des Sensors 5 bzw. des Betätigungselements 21 des Sensors 5 dargestellt. Zu dem Sensor 5 gehört in diesem Fall auch ein mit dem Tastelement 20 in Verbindung stehender Indexbolzen 26, der in der dargestellten Ausführungsform eine Aussparung 27 zur Aufnahme des Tastelements 20 aufweist. Wenn der Indexbolzen 26 sich bewegt und/oder mit einer Kraft beaufschlagt wird, beispielsweise aufgrund des Einlegens des Werkstücks 3 in die Werkstückspannvorrichtung 2, führt dies zu einer Bewegung des Tastelements 20, wodurch das Betätigungselement 21 über eines der Kontaktelemente 23 oder 24 kippt und damit das jeweils andere Kontaktelement 24 bzw. 23 öffnet. In dem in 4 dargestellten Zustand hat der Indexbolzen 26 eine Bewegung nach unten durchgeführt, wodurch sich das Betätigungselement 21 von dem vorderen Kontaktelement 23 entfernt hat und nur noch an dem hinteren Kontaktelement 24 anliegt. In dem elektrischen Schaltbild von 4 ist zu erkennen, dass das Kontaktelement 23 geöffnet ist.
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Dagegen hat der Indexbolzen 26 bei der Darstellung von 5 eine Bewegung nach oben vollzogen, was dazu geführt hat, dass das Betätigungselement 21 sich von dem elektrischen Kontaktelement 24 gelöst hat, welches in dem elektrischen Schaltbild von 5 ebenfalls geöffnet dargestellt ist, und nur noch an dem vorderen Kontaktelement 23 anliegt.
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Die Verstellkraft an dem zu messenden Objekt, im vorliegenden Fall also an dem auf den Indexbolzen 26 einwirkenden Werkstück 3 oder ähnlichem, wirkt gegen die Kraft des Federelements 22, wobei die resultierende Kraft, in Abhängigkeit vom Material und der Materialstärke des Betätigungselements 21, eine Biegung bewirkt. Diese Biegung ist proportional zu der sich ergebenden Schalthysterese und kann durch das eine Variation der Kraft des Federelements 22 bewirkende Einstellelement 25 verändert werden. Durch unterschiedliche Gestaltungen des Indexbolzens 26, insbesondere der Aussparung 27 desselben, und des Tastelements 20 kann die Schalthysterese ebenfalls beeinflusst werden.
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Das Gehäuse des Sensors 5 ist im vorliegenden Fall auf einer Drehachse 28 gelagert und kann in jeder Drehlage geklemmt werden. Ein Lösen dieser Klemmung, beispielsweise auf mechanische oder elektrische Art und Weise, führt dazu, dass sich über die Kraft des Federelements 22 und damit über die an den elektrischen Kontaktelementen 23 und 24 ausbalancierte Anstellkraft das Gehäuse um die Drehachse selbst in die Nullstellung einstellt. Es handelt es sich also um den Sensor 5 mit einstellbarer Schalthysterese, der auf einen optimalen Nullpunkt selbstfindend rückstellbar ist.
