DE1477236C - Vorrichtung zum Überwachen von bewegten Werkzeugen o. dgl - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bruch- zeichnet, wobei eine weitgehende Wartungsfreiheit

Überwachung von bewegten Werkzeugen, insbeson- erreicht werden soll, ohne daß auch über eine län-

dere Bohrwerkzeugen,, mittels zweier Induktions- gere' Zeit hinweg ein Nachstellen irgendwelcher EIe-

spulen, wobei das Werkzeug in eine der Spulen ein- mente erforderlich ist. Die Erfindung besteht darin,

tauchba.r und die andere Spule in einem Meßkfeis 5 daß koaxial zu der als Primärspule dienenden ersten

angeordnet ist. Spule die mit einem von der Primärspule getrennten

Bei automatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen Meßkreis elektrisch verbundene zweite Spule als Se-

kommt es häufig vor, daß das Bedienungspersonal kundärspule angeordnet ist.

erst nach einiger Zeit merkt, daß ein Werkzeug abge- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung induziert .brochen ist, so daß Ausschußteile gefertigt werden. io die Primärspule eine Wechselspannung in die Sekun-Außerdem können,Beschädigungen an den Maschi- därspule, die dann als Meßgröße weiterverwendet nen und anderen Werkzeugen die Folge sein, bei- wird..Dadurch wird nur ein geringer baulicher und spielsweise wenn ein Fräser auf einen in einem Werk- · elektrischer Aufwand erforderlich, während ein deutstück abgebrochenen Gewindebohrer trifft, licher Meßeffekt erzielt wird. Besonders vorteilhaft

Um diese Nachteile, zu beseitigen, sind Vorrich- 15 ist, daß diese Vorrichtung mit der normalen Wechseltungen bekannt, mit denen, der Bruch eines Bohrers spannung von 50 Hz betrieben werden kann. Außerüberwacht werden kann. Diese Vorrichtungen besit- dem lassen sich die Baumaße der beiden Spulen sehr zen.alle eine Induktionsspule, in die^: das Werkzeug klein halten. Um den Bruch des Werkzeuges od. dgl. als Eisenkern eintaucht. Die Änderung der Induktion rechtzeitig zu erkennen, ist es vorteilhaft, wenn das zu bei einerrt abgebrochenen Bohrer wird als Kenngröße 20 überwachende Werkzeug od. dgl. in seiner Ausgangsfür die Überwachungsfunktion eingesetzt. stellung in beide Spülen eingetaucht ist.

Bei einer bekannten Bauart (deutsche Gebrauchs- Bei einer baulich einfachen Ausführungsform der muster 1856 823, .1848 471, 1857 747) ist eine Erfindung, können die Primär- und Sekundärspule Drosselspule mit einer Mittelanzapfung vorgesehen, auf einem gemeinsamen, als Hohlzylinder ausgebildein die der Bohrer als Eisenkern eintauchbar ist, wobei 25 ten Spulenkörper aufgebracht sein. Dieser Spulendie Induktivität der Drosselspule geändert wird. Diese körper kann außerdem noch eine radial gerichtete Induktivität ist in einen Schwingkreis, einen söge- Zuleitung zum Zuführen eines Kühlmittels aufweisen, nannten Hartley-Schwingkreis geschaltet, der Reso- Um mehrere Werkzeuge gleichzeitig überwachen nanz erreicht, wenn kein Eisen in der Spule vorhan- zu können, beispielsweise die zur Bohrung eines den ist. 30 Lochkreises erforderlichen Bohrer, wird in weiterer

Bei einer anderen bekannten Bauart (britische Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zur·

Patentschrift 793 873)-ist die den Bohrer umgebende Überwachung mehrerer Werkzeuge die jeweils erfor-

Spule an das Gitter einer Röhre geschaltet. Sie liegt derlichen Doppelspulen mit den elektrischen Zufüh-

ebenfails in einem Schwingkreis, dessen Resonanz rungsleitungen auf einem Träger "angeordnet und ins-

erreicht wird, sobald der als Eisenkern wirkende 35 besondere mit Kunstharz zu einem stabilen Bauteil

Bohrer in der Spule fehlt und damit die Induktivität vergossen sind,

klein ist. ' ;...·. ■ In besonderen Fällen ist es zweckmäßig, wenn die

Bei diesen bekannten Bauarten ist die Drosselspule Spulen einer einzelnen Überwachüngsstelle über tele-Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises, was skopartige Träger am Spindelkopf der Maschine abeinen erheblichen Bauaufwand und außerdem Hoch- 40 gestützt werden.' ■-.·/ frequenz-Wechselstrom erfordert. Die Schaltungen ■ In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung nach dieser Bauart sind durch äußere und innere Ein- · an Hand mehrerer Ausf ührungsfqrmen beispielsweise Wirkungen leicht beeinflußbar und störbar, beispiels- dargestellt. Es zeigt

weise durch Streufelder und insbesondere durch Al- Fig. 1 ein als Eisenkern, in eine Primär- und eine

terung von elektrischen Bauteilen. 45Sekundärspule eingetauchtes; Werkzeug,

Bei einer weiteren bekannten Bauart (deutsche Fig.2 eine elektronische Schaltung zur selbst-Patentschrift 1033 991). sind zwei Drosselspulen vor- tätigen Überwachung des, Werkzeuges, . . _ _# „, gesehen: Dieeine Drosselspule ist als Induktionsspule Fig. 3 und 3a eine Einrichtung zur gleichzeitigen für den als Weicheisenkern in diese Spule eintauchen-. Überwachung mehrerer Werkzeuge, . den Bohrer ausgebildet und in eine Widerstands- 59. V, Fi&4 eine'Überwachungseinrichtung, mit an dem Meßbrücke geschaltet, die außerdem die weitere ' Spindelstock der Maschine abgestützten Spulen. .Drosselspule enthält, die zum besseren elektrischen In einem festen Abstand vor dem zu bearbeitenden Abgleich regelbar ist. Diese bekannte Bauart wird mit Werkstück wird eine Doppelspule nach F i g. 1 ange-Wechselstrpm rnit mittleren öder höheren Frequen- bracht. Auf dem Spulenkörper 1, der z. B. aus Meszen gespeist. Zusätzlich treten bei dieser Bauart noch. 55 sing oder Kunststoff bestehen kann, befinden sich weitere Schwierigkeiten dadurch auf, daß die Meß- zwei Ringspulen 2 und 3, die gegenüber dem Spulenbrücke nur mit verhältnismäßig großem Zeit-, und körper 1 und gegeneinander isoliert sind. Zwischen Arbeitsaufwand abgestimmt werden kann, was ins- den bjeiden Ringspulen befindet sich ein Ansatz 4, in besondere, bei gleichzeitiger- Überwachung mehrerer' dem ein radial auf die Bohrung 5 gerichteter Kanal 6 Werkzeuge oder bei einer Änderung der Abmessun- 60 vorgesehen ist, der zum Zuführen eines Kühlmittels gen oder des Materials der zu überwachenden Werk- . dient. In diese Doppelspüle taucht nun der Bohrer 7. zeuge sich besonders ungünstig auswirkt. Außerdem ein, ehe erauf das-Werkstück trifft. Die Primärspule3 ist diese bekannte Bauart gegen Schmutz, Stahlspäne , wird von einem Wechselstrom, vorzugsweise mit und Feuchtigkeit sehr empfindlich, wodurch leicht Netzfrequenz gespeist Der in der Primärspule erFehlanzeigen hervorgerufen werden können. 65 zeugte magnetische Fluß wird z.T. auch von der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine .Sekundärspule 2 umfaßt, so daß in der Sekundärspule

Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, eine kleine Spännung induziert wird, Diese Sekundär-

die sich durch eine baulich einfache Ausbildung aus- spannung steigt stark an, wenn in die Bohrung 5 ein

Werkzeug 7, beispielsweise ein Spiralbohrer aus ferromagnetische™ Werkstoff, eingeführt wird. Wird an die Pnmarspule3 eine Wechselspannung konstanter Amplitude gelegt, so ist die in der Sekundärspannung 2 erzeugte Spannung ein Maß für die Eintauchlange des Werkzeuges. Wird diese Messung immer in einer bestimmten, z.B. in der in Fig. 1 eingezeich- ■ ⁿ· S, ,^{ge des Werk}zeuges 7 durchgeführt, so kann ein Werkzeugbruch ab etwa 1 mm — von der Spitze aus gemessen — auf Grund der verminderten Sekundarspannung einwandfrei erkannt werden.

Die m Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung ermöglicht eine automatisch arbeitende Überwachung des Werkzeuges. Sobald eine Maschineneinheit ■ in Arbeitsstellung geht, wird über einen Nocken der Endschalterg geschlossen, der die Betriebsspannung einschaltet. Wenn das Werkzeug in ordnungsgemäßem zustand ist, wird in der Sekuridärspule2 eine Wech selspannung induziert Die Spule 2 liegt im Basiskrei

, wird in der Sekuridärspule2 eine Wechselspannung induziert. Die Spule 2 liegt im Basiskreis ' ^Transistors 9 Die induzierte Wechselspannung

g rt. Die Spule 2 liegt im Basiskreis

^Transistors 9. Die induzierte Wechselspannung wird gleichgerichtet und mit Hilfe des Transistors 9 .in bekannter Weise verstärkt. Über die Zenerdiode 10

^ ist eine an. sich bekannte monostabile Kippstufe angeKoppelt, die so geschaltet ist, daß beim Ausbleiben der normalen Sekundärspannung — was einem'25 Bohrerbruch entspricht — der Transistor 11 leitet und der Transistor 12 sperrt. Das Relais 13 zieht in diesem. Fall an und leitet einen Schaltvorgang ein, durch den z. B. ein optisches oder akustisches Signal oder em automatischer Werkzeugwechsel oder ein Blockieren der Maschine ausgelöst wird.

Fur die gleichzeitige Überwachung mehrerer Werkzeuge, etwa zum Bohren eines Lochkreises, ist die in rig. 3 gezeigte Anordnung besonders geeignet, bei der auf einem Träger 14 pro Bohrer je eine Doppel- spule 2, 3 angebracht ist. Die geometrische Anordnung entspricht dem zu bohrenden Lochkreis, über einen Verteiler 15 und die Rohre 16 wird das Kühlmittel — Boremulsion, Schneidöl — zu dem Kanal 6 und zu der Bohrung5 (s. Fig. 1) auf die Bohrer7 gebracht, sobald diese in die Spulen 2, 3 eintauchen. Damit wird erreicht, daß die Bohrer einwandfrei geschmiert, Späne und Schmutz aus den Bohrungen 5 gespult und die Spulen gekühlt werden.

Zum Schutz gegen Beschädigungen und zur Fixie-

.rung werden die Spulen 2,3, die Kühlleitungen 15,16

und die elektrischen Leitungen mit Kunstharz vergossen. ' ' ... ^p■■ . Die Meßschaltung für die Überwachung mehrerer Bohrungen entspricht der in Fig. 2 gezeigten. Eine _So Vereinfachung ergibt sich insofern, daß mehrere Anordnungen nach Fig. 2 zum Relais 13 parallel geschaltet werden können. , . ■ Die Anordnung nach F i g. 3 kann auch gleichzeitig als Bohrlehre verwendet werden. •.Wenn das Werkstück oder Werkzeug den Einbaueiner Anordnung nach Fig. 3 nicht zulassen, kann beispielsweise eine Einrichtung nach Fig. 4 verwendet werden, bei der auf einem Spindelstock 18 mit Hilfe, von teleskopartigen Trägern 19 ein Spulenhalter 20; mit den Spulen 2, 3 montiert: ist. Verschiebt sich beim Bohren der Spindelkopf 18 in der eingezeichneten Richtung, so legt sich schließlich der Spulenhalter 20 an das Werkstück 21 an. Beim Bohren schieben sich die teleskopartigen Träger 19 inein- _6s ander, so daß der Bohrer 7 ungehindert in das Werkstück 21 eindringen kann. Damit ist eine dauernde Überwachung-des Bohrers 7 gegeben.

Die neue Einrichtung hat sich in der Praxis, beispielsweise bei der selbsttätigen Überwachung von sechs Gewindebohrern. an einer Transferstraße für Hinterachsgehäuse bestens bewährt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch zum Sortieren von ferromagnetischen Teilen verschiedener Größe oder von Teilen aus unterschiedlichen Werkstoffen. Beispielsweise können mit einer entsprechend ausgebildeten Vorrichtung galvanisierte Stahl- und Messingschrauben oder auch Stahlkugeln unterschiedlicher Größe sortiert oder gezählt werden, wobei diese Teile durch die beiden Spulen hindurchgeführt werden. Dabei kann von der Sekundärspule aus eine Weiche od. dgl. gesteuert werden, wodurch die einzelnen. Teile einem ihrer Beschaffenheit oder Größe entsprechenden Sammelbehälter zugeführt werden.

Darüber hinaus eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Überwachen der Düsen von Hydrozyklonen, wie sie beispielsweise zum Reinigen von Kühlflüssigkeiten eingesetzt werden. Bei derarti-... gen Einrichtungen kann das strömende Medium, das .Stahlspäne, Schleifstaub od. dgl. enthält, die Austrittsöffnuhg der Düse verstopfen. Da die Verunreinigungen aus ferromagnetischem Material bestehen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch hier mit Erfolg eingesetzt werden, wenn das zu überwachende Medium durch die Primärspule und die Sekundärspule hindurchgeführt wird, wobei eine MetaIlan_T Sammlung dann als Eisenkern wirkt, der die in die .Sekundärspule induzierte Spannung- beeinflußt, welche als. Kontrollgröße dient. Bei dieser Ausführungsform müßte die Anzeige umgekehrt werden, da eine Anzeige erforderlich wird, wenn ein Eisenkern, d. h. eine Metallansammlung, vorhanden ist, während bei der Überwachung des Bohrers eine Anzeige erfolgen muß, wenn auf Grund eines Bohrerbruchs kein Eisenkern mehr vorhanden ist. --

Des weiteren eignet sich die. erfindungsgemäße Vorrichtungj auch zur Überwachung; von Nadeln od. dgl. bei Textilmaschinen.

Claims (5)

Patentansprüche: ■ :

1. Vorrichtung zur Bruchüberwachung von be wegten Werkzeugen — insbesondere Bohrwerkzeugen—mittels zweier Induktionsspulen, wobei das. Werkzeug in eine der Spulen eintauchbar und die andere Spule in einem Meßkreis angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ko-• axial zu der als Primärspule dienenden ersten Spule (3) die mit einem von der Primärspule (3) getrennten Meßkreis elektrisch verbundene zweite Spule (2) als Sekundärspule angeordnet ist.

2. V°^rri^cntung nach Anspruch,1, dadurch gekennzeichnet, daß das. zu überwachende. Werkzeug (7) od. dgl. in seiner Ausgangsstellung in beide Spulen (2, 3) eingetaucht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,oder 2, da-, durch gekennzeichnet, daß die Primär- und Sekundärspule (3, 2) auf einem gemeinsamen als Hohlzylinder ausgebildeten Spulenkörper (1) aufgebracht sind. .:■·■ ·.-

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung mehrerer Werkzeuge (7) die je-

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weils erforderlichen Doppelspulen (2, 3) mit den elektrischen Zuführlcitungen auf einem Träger (14) angeordnet und insbesondere mit Kunstharz zu einem stabilen Bauteil vergossen sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und Sekundärspulen (2, 3) einer einzelnen Überwachungsstelle über teleskopartige Träger (19) am Spindelstock (18) der Maschine abgestützt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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